МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное АВТОНОМНОЕ образовательное учреждение ВЫСШЕГО образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Обнинский институт атомной энергетики – филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» (ИАТЭ НИЯУ МИФИ)

Отделение Ядерной физики и технологий

Кафедра Теплофизики

Лабораторная работа №2

Определение теплопроводности твердых материалов методом пластины

Выполнил: студент гр. МН-БXX		Фамилия И.О.
Проверил: д.т.н. профессор (О)ЯФиТ		Чусов И.А.

Обнинск, 20XX г

1. Цель работы

Определение зависимости коэффициента теплопроводности от температуры, построение графика этой зависимости и определение теплопроводности твердых материалов методом пластины.

2. Теоретические основы

Теплопроводность – перенос тепла, обусловленный взаимодействием микрочастиц соприкасающихся тел, имеющих разную температуру.

В твердых телах механизм переноса энергии связан с характером теплового движения атомов. Твёрдое тело представляет собой совокупность атомов, совершающий колебания. Эти колебания не зависят друг от друга и могут передаваться от одних атомов к другим. В металлах помимо колебаний атомов решетки в переносе энергии учувствуют свободные электроны. Теплопроводность твердых неметаллов зависит от их структуры, пористости, влажности и т.д.

В технический расчетах чаще всего приходится интересоваться значениями температуры и тепловых потоков в конструкционных элементах. Найти распределение температуры в твердом теле помогает дифференциальное уравнение теплопроводности. После чего с помощью закона Фурье можно рассчитать плотность теплового потока.

Дифференциальное уравнение теплопроводности есть математическое выражение закона сохранения энергии. Оно выводится из рассмотрения баланса энергии для элементарного объема, в котором происходит перенос тепла только теплопроводностью, причем при составлении баланса энергии учитывается возможность выделения тепла внутри тела. Внутренняя энергия тела возрастает с повышением температуры и соответственно возрастает количество энергии, аккумулированное теплом. Ели температура тела не изменяется, энергия не аккумулируется, мы имеем стационарные условия. Если температура зависит от времени, то такие условия называются нестационарными.

Дифференциальное уравнение теплопроводности пригодно для решения большого количества задач. Для конкретной задачи необходимо присоединять условия однозначности, начальных граничных, геометрических и физических.

Закон, который характеризует процесс теплопроводности – закон Фурье:

где λ – коэффициент теплопроводности,

Коэффициент теплопроводности характеризует способность тел проводить тепло. Коэффициент теплопроводности является физическим параметром вещества. В общем случае коэффициент теплопроводности зависит от температуры, давления и природы вещества. Коэффициент теплопроводности материалов определяется экспериментально. Одним из таких методов является метод пластин.

3. Схематическое представление установки:

Описание:

1. 2 образца в форме дисков δ = 4 мм d = 140 мм

2. 2 холодильника

3. Нагреватель R = 50.5 Ом

4. Теплоизолятор

5. Автотрансформатор

6. Комбинированный цифровой прибор Щ-4313

7. Переключатель термопар

8. Милливольтметр