FIZ12.DOC

WOJSKOWA   AKADEMIA   TECHNICZNA

----------------------------------------------------------------------------------

LABORATORIUM   FIZYCZNE

Grupa szkoleniowa C - 13 Podgr.    1                                                        ______________________

  stopień i nazwisko  

prowadzącego

st. szer. pchor.  Tomasz Tarnawski

____________________________________                                         

(stopień nazwisko i imię słuchacza)                               ________                 ________

                                                                                      ocena przygot.          ocena

                                                                                                  do ćwiczenia           końcowa             

SPRAWOZDANIE

Z

PRACY LABORATORYJNEJ Nr  12 .

        Wyznaczanie współczynnika przewodnictwa cieplnego.        .          

(temat pracy)

1. Cel i temat ćwiczenia.

              Celem ćwiczenia jest wyznaczenie współczynnika przewodnictwa cieplnego danych ciał stałych metodą Christiansena.

              Jak wiadomo, jeśli w różne punkty ciała mają różną temperaturę, to występować tam będzie przepływ ciepła dążący do wyrównania temperatury. Dla różnych ciał przepływ ten odbywać się będzie z różną prędkością, zależącą właśnie od współczynnika przewodnictwa cieplnego. Prawo to opisuje wzór:

  gdzie  Q - ilość ciepła przechodzącą w jednostce czasu przez jednorodną warstwę o grubości  Dx  i  powierzchni  S przy różnicy temperatur  DT.

l jest właśnie szukanym współczynnikiem.

              Istotą proponowanej metody Christiansena jest uniknięcie konieczności bezpośredniego mierzenia ilości ciepła Q (co jest bardzo kłopotliwe). Metoda ta, jako metoda porównawcza, odnosi badaną wielkość do wzorcowego współczynnika przewodnictwa cieplnego, który jest dany. Ostatecznie zatem do wyznaczenia wielkości  l  należy posłużyć się wzorem:

                                                        lx  - szukana wielkość;

                                                        l0  - wartość współczynnika przewodnictwa cieplnego ciała wzorcowego;

                                                        dx - grubość warstwy ciała badanego;

                                                        d0 - grubość warstwy ciała wzorcowego;

                                                        DTx  - spadek temperatury na ciele badanym;

                                                        DTx  - spadek temperatury na ciele wzorcowym;

2. Dane i wyniki pomiarów doświadczenia.

              plexiglas: d0 = 14 ± 0.5 mm      l0  =  0.17 kcal / (m*deg*s)

              textolit:    dx = 10.7 ± 0.1 mm

              współczynnik termoelektryczny termopar:  p = 0.041 mV/K

Pomiary dokonane w temperaturze około 37oC (w tabelach  wartości Tg  są wskazaniami galwanometru podłączonego do termopary - w  10mV, łatwo przeliczyć  je na K):

Pomiary dokonane w temperaturze około 46oC:

3. Opracowanie wyników pomiarów.

              Ponieważ temperatura jest wprost proporcjonalna do wskazania galwanometru (w  mV), a we wzorze mamy do czynienia ze stosunkiem temperatur, to współczynnik  p  skróci się. Dodatkowo wiadomo, że czułość obu termopar jest jednakowa, zatem wzór przyjmie postać:

                 Tg  są bezpośrednimi różnicami (p. tabele) wskazań galwanometrów, do których podłączono termopary.

              Właściwe obliczenia wykonano w programie MathCad,  są na załączonej kartce.

4. Wnioski:

              Wyniki otrzymane dla danych z pomiarów przy różnych temperaturach wyszły bardzo zbliżone (1066 a 1076 W/(m*K) ). Obliczone błędy względne dla obu serii pomiarów nie przekroczyły 6%.