Порядок виконання роботи

1. Встановити мітки 1 і 2, як показано на рис. 3.

2. Виміряти .

3. Опустити кульку з висоти 2-3 см над поверхнею рідини по центру циліндра і виміряти час падіння кульки між мітками .

4. Обчислити за формулою (6).

5. Повторивши досліди тричі, результати вимірювань і обчислень записати у таблицю 1.

Таблиця 1.

№ п/п
1
2
3
ср.

6. Обчислити абсолютну похибку:

.

7. Записати результат з абсолютною похибкою:

Контрольні питання

1. Закон Ньютона для обчислення сили внутрішнього тертя.

2. Фізичний зміст коефіцієнта внутрішнього тертя (коефіцієнта в’язкості).

3. Залежність коефіцієнта в’язкості від температури.

4. Формула сили опору рідини при русі кульки.

5. Робоча формула для обчислення коефіцієнта в'язкості.

6. Формула ваги кульки.

7. Розмірність коефіцієнта в'язкості.

8. Формула для обчислення архімедової (виштовхувальної) сили.

9. Поняття градієнта швидкості.

10. Розмірність градієнта швидкості.

№ 14 ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ТЕПЛОПРОВІДНОСТІ ТВЕРДИХ ТІЛ

МЕТА РОБОТИ:	Визначити коефіцієнт теплопровідності даного матеріалу методом Христіансена.
ОБЛАДНАННЯ:	1.Прилад Христіансена. 2.Електроплитка. 3.Термопари. 4. Мілівольтметр. 5. Мікрометр.

Теоретичні відомості

При дотику тіл з різними температурами завжди теплота передається від тіла з вищою температурою до тіла з нижчою температурою. Передача теплоти від однієї частини тіла до другої внаслідок теплового руху частинок, з яких складається тіло, називається теплопровідністю. В твердих тілах процес теплопровідності зумовлений тепловими коливаннями частинок, які утворюють кристалічну гратку, а в металах крім того і тепловим рухом електронів.

Якщо на гранях пластинки (диска), виготовленої з даного матеріалу, підтримувати незмінними температури , то теплота безперервно буде переходити від грані з вищою температурою до грані з нижчою температурою і через деякий час встановиться стаціонарний тепловий потік.

Як відомо з теорії і експерименту, в даному випадку кількість теплоти , яка переходить від однієї грані пластинки до другої буде визначатись за формулою:

, (1)

де: – різниця температур на гранях пластинки;

– площа однієї з граней;

– час теплообміну;

– товщина пластинки;

– коефіцієнт теплопровідності.

Відповідно з формули (1) коефіцієнт теплопровідності рівний

, (2)

де: – градієнт температури в пластинці.

Коефіцієнт теплопровідності характеризує теплопровідність даного матеріалу і чисельно дорівнює кількості теплоти, яка проходить через одиничну площадку, перпендикулярно до потоку теплоти, за одиницю часу при градієнті температури рівному одиниці.

В даній роботі коефіцієнт теплопровідності визначається методом Христіансена. Прилад для визначення (рис. 1), складається з циліндричної посудини і електричної плитки , між якими розміщені три металічні диски (I,II,III) з отворами для термопар. Між I і ІІ дисками розміщують пластинку з відомим коефіцієнтом теплопровідності , а між ІІ і ІІІ дисками – пластинку з речовини, коефіцієнт теплопровідності якої потрібно визначити (площі поперечних перерізів пластинок і дисків повинні бути однакові). Якщо, пропускаючи через посудину холодну воду, охолоджувати диск ІІІ і одночасно нагрівати електроплиткою диск І, то через деякий час в пластинах і дисках встановиться стаціонарний тепловий потік (температури дисків , , перестануть змінюватись). При стаціонарному тепловому потоці через будь-яку пластинку за рівні проміжки часу пройдуть рівні кількості теплоти.

Кількість теплоти, яка пройшла за час від диска І до диска ІІ, (через пластинку з відомим ) на основі (1) визначиться за формулою:

,

де – товщина пластинки з відомим .

Через пластинку з невідомим за такий же час пройде кількість теплоти.

,

де – товщина пластики з невідомим .

Так як при стаціонарному потоці , то:

.

Звідки коефіцієнт теплопровідності досліджуваного матеріалу буде:

. (3)

Формула (3) дає задовільну точність в тому випадку, коли будуть незначні втрати дисками і пластинками в навколишнє середовище . Для цього диски і пластинки під час експерименту розміщують в теплоізоляційному кожусі.