4. Описание лабораторной установки.

В качестве исследуемого образца используется резиновый шарик. Контроль его температуры осуществляется ртутным термометром. Нагрев шарика при высоком коэффициенте теплоотдачи осуществляется в стакане с кипящей водой. Теплообмен с низкой интенсивностью теплоотдачи реализуется при его охлаждении на воздухе в естественных условиях. Необходим секундомер.

5. Методика проведения эксперимента и обработка опытных данных.

1. Работа состоит из двух частей и выполняется в следующей последовательности:

Первая часть:

1. шарик, с вставленным в него термометром, помещается в стакан с кипящей водой;

2. контролируется повышение температуры шарика, и когда температура будет меняться медленно, что свидетельствует о наступлении регулярного теплового режима, измеряются температуры T₁ и T₂ для двух моментов времени ₁ и ₂;

3. с помощью формулы (6) находится темп нагрева;

формулу (6) можно упростить следующим образом

(12)

4. вычисляется коэффициент пропорциональности по формуле (8);

5. с помощью формулы (7) находится коэффициент температуропроводности;

6. все измеренные и рассчитанные величины заносятся в протокол.

2. Во второй части предполагается, что шарик хорошо прогрелся в кипящей воде и его температурное поле достаточно однородно по сечению. Выполняются операции в следующей последовательности:

1) шарик с термометром извлекается из стакана с водой, удаляются с его поверхности остатки воды, и термометр закрепляется в штативе так, чтобы шарик находился в воздухе;

2) необходимо обеспечить постоянство коэффициента теплоотдачи, для чего желательно отсутствие сквозняков;

3) контролируется температура шарика, и когда она достаточно будет мала (например, на 10-15⁰С отличаться от окружающей), снимают показания термометра T₁ и T₂ для двух моментов времени ₁ и ₂;

4) по формуле (12) находится темп охлаждения, учитывая, что Т_с в данном случае - это температура воздуха;

5) по формуле (11) находится коэффициент теплоотдачи (для резинового шарика можно принять r=17x10^-3 м, =1200 кг/м³, С=1380 Дж/кг^.К);

6) результаты заносятся в протокол.

Перечень контрольных вопросов.

1. Для решения каких задач может использоваться теория регулярного режима?

2. Какова структура решения задач нестационарной теплопроводности для тел различной формы?

3. В каких случаях достаточно учитывать, первый член ряда, описывающего температурное поле?

4. Какие существуют периоды охлаждения (нагрева) тел?

5. Что такое темп охлаждения? Зависит ли он от координат и времени?

6. Как экспериментально определить темп охлаждения?

7. Каким образом связан темп охлаждения с коэффициентом температуропроводности при высоких интенсивностях теплообмена?

8. С какими теплофизическим параметрами связан темп охлаждения при низких интенсивностях теплообмена?

9. Недостатки методов регулярного теплового режима?

10. С чем связаны погрешности при экспериментальном измерении коэффициента температуропроводности и коэффициента теплоотдачи?

Литература.

1. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. Учебник для вузов. М.: Энергия, 1975. 488 с.

2. Теплофизические свойства полимерных материалов. Справочник. Пивень А.Н., Гречаная Н.А., Чернобыльский И.И. К.: Вища школа, 1976. 180 с.