Характеристика и описание лабораторной установки.

Лабораторная работа выполняется на виртуальном лабораторном стенде, состоящем из двух несвязанных окон, вид которых изображен на рисунке 3. Назначение отдельных элементов стенда разъяснено далее по тексту.

Левый стенд (см. рисунок 3) предназначен для измерения зависимости электропроводности от температуры для диэлектрика. Сопротивление образца измеряется мегаомметром 1. Образец находится в муфельной печи 2, температура которой задается пультом 3. Образец в печи находится постоянно, дверь печи может открываться для ускорения остывания печи при повторных измерениях.

Рисунок 3 - Вид стенда на экране

Правый стенд предназначен для точного измерения зависимости электропроводности от температуры для различных проводников. Измерение осуществляется по мостовой схеме, частями которой являются шестидекадный магазин сопротивлений 4, гальванометр 5, делитель 6. Образец металла, выбираемый кнопками 8, находится в печи 7, позволяющей устанавливать различные температуры.

Порядок выполнения работы.

Работа состоит из двух частей, которые могут выполнятся в любой последовательности.

При проведении работы необходимо помнить о тепловой инертности печи. После установки новой температуры необходимо дождаться окончания прогрева. О достижении постоянной температуры можно судить по стабильности показаний измерительных приборов.

Часть 1. Измерение зависимости электропроводности

диэлектрика от температуры.

1. Измерить сопротивление образца при различных температурах в диапазоне 20÷300С. Пары значений (температура-сопротивление) занести в таблицу.

2. Используя геометрические размеры образца (представлены на стенде) рассчитать удельное сопротивление образца и удельную проводимость :

Также вычислить значения .

3. Построить графики зависимости и .

Часть 2. Измерение зависимости электропроводности

проводников от температуры.

1. Измерить для каждого металла зависимость сопротивления от температуры в интервале 20÷650С.

2. Найти для каждого металла нормированные отношения .

3. Построить графики зависимости , для всех образцов на одном графике.

Работа №4

" Исследование теплоизоляционных материалов "

Цель работы: углубление знаний по теории теплопроводности, изучение методики экспериментального определения коэффициента теплопроводности изоляционных материалов и получение навыков в проведении экспериментальных работ.

Краткие теоретические сведения.

Теплопроводность — это перенос теплоты структурными частицами вещества (молекулами, атомами, электронами) в процессе их теплового движения. Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества. Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передаётся из более нагретых областей тела к менее нагретым областям. Иногда теплопроводностью называется также количественная оценка способности конкретного вещества проводить тепло.

Численная характеристика теплопроводности материала равна количеству теплоты, проходящей через материал толщиной 1 м и площадью 1 кв.м за единицу времени при разности температур на двух противоположных поверхностях в 1 градус.

Закон теплопроводности Фурье

В установившемся режиме поток энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорционален градиенту температуры:

где - поток тепла (количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси), — коэффициент теплопроводности (иногда называемый просто теплопроводностью), — температура. Минус в правой части показывает, что тепловой поток направлен противоположно вектору grad T (то есть в сторону скорейшего убывания температуры). Это выражение известно как закон теплопроводности Фурье.

В интегральной форме это же выражение запишется так (если речь идёт о стационарном потоке тепла от одной грани параллелепипеда к другой):

(1)

где P — полная мощность тепловых потерь, S — площадь сечения параллелепипеда, ΔT — перепад температур граней, h — длина параллелепипеда, то есть расстояние между гранями. Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/(м·K). В случае потока тепла через цилиндрический слой выражение (1) запишется как:

(2)

где D - внешний диаметр цилиндра, d - внутренний диаметр цилиндра, L - длина образующей цилиндра.