ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО науки и высшего образования РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра физики

Отчет по лабораторной работе №17

По дисциплине физика

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема: определение коэффициента теплопроводности газа методом нагретой нити

Автор: студент гр. СПС-18 ______________ Першин М. К.

(подпись) (Ф.И.О.)

ОЦЕНКА: _____________

Дата: 17 марта 2019 г.

ПРОВЕРИЛ _доцент _____________ /Ломакина Е. С. /

(должность) (подпись) (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2019 год

Цель работы: определить коэффициент теплопроводности воздуха методом нагретой нити при атмосферном давлении и различных температурах вертикальной цилиндрической трубки.

Явление, изучаемое в л. р. – теплопроводность

Краткое теоретическое содержание

Явление переноса – перенос из одних мест среды в другие вещества, импульса, энергии и тепла при нарушении равновесия.

Поток физ. величины – это ее количество, переносимое в единицу времени через воображаемую поверхность, перпендикулярно направлению переноса.

Коэффициент теплопроводности – физическая величина, характеризующая и численно равная плотности потока энергии при градиенте температуры равном единице.

Метод нагретой нити. Метод применяется для изучения процессов теплообмена в лабораторных условиях. Нить представляет собой проволоку, натянутую вдоль оси вертикального цилиндра. Нить цилиндра нагревается электрическим током I. После того как устанавливается стационарный режим, температура нити перестанет изменяться. Выделяющееся при этом тепло полностью отдается в окружающую среду.

Схема установки

1 – проволока

3, 4 – упоры

2 – трубка

5 – трубка с водой

8 – термостат

а) – эталонное сопративление

б) – нагрузочное сопративление

в) – магазин сопративлений

г) – гальвонометр

7 – пульт

Основные расчётные формулы

• Формула потока тепла

R – удельное сопротивление [R]=Ом

I – сила тока [I]=А

• Формула температуры поверхности проволки

T_окр – температура окружающей среды [T_окр]=K

a – коэффициент теплопроводности

• Формула коэффициента теплопроводности

r – радиус [r]=мм

Погрешность прямых измерений

ΔT=1 K

ΔU=1 B

ΔI=0,01 A

ΔR=0,01 Ом

Исходные данные

Диаметр проволоки – 0,1 мм

Внутренний диаметр цилиндра – 8 мм

Длина проволоки – 0,5 м

Материал проволоки – вольфрам

Коэффициент температурного сопротивления – 4,6*10^-3 град^-1

R₀=34 Ом

Пример вычислений:

В первом опыте

Погрешность косвенных измерений

Для первого опыта

ΔQ=0,005 Вт

ΔX=0,001 Вт/м*К

Итоговые результаты

Для опыта 1

T_r=324±1 К

T_ср=308±1 К

Q=0,720 ±0,005 Вт

X=0,016±0,001 Вт/м*К

Вывод:

Полученные в ходе л/р коэффициенты теплопроводности воздуха 0,016 Вт/м*К (при комнатной температуре) отличаются от табличного значения (0,0259 Вт/м*К) на .