Гми лаба 2
.pdfРОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики атмосферы
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
по дисциплине “Методы и средства гидрометеорологических измерений”.
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ ИНЕРЦИИ ТЕРМОМЕТРОВ
Выполнил: ст.гр.ГМ-Б20-1 Лебедев В.М.
Санкт – Петербург
2011
1.Цель работы - определить коэффициенты тепловой инерции термометров в различных условиях. Исследовать зависимость коэффициента тепловой инерции термометра от скорости воздушного потока. Обработать полученную зависимость с помощью метода наименьших квадратов.
2.Рабочие формулы
1) − = ( −) 
где Θ - температура окружающей среды, τ - время,
λ - коэффициент тепловой инерции термометра.
2)=
где m - масса термометрического тела ,
с- удельная теплоемкость вещества, из которого изготовлено термометрическое тело,
α- коэффициент конвективного теплообмена между термометрическим телом и средой,
s - площадь, через которую термометрическое тело обменивается теплом со средой.
В свою очередь, коэффициент конвективного теплообмена зависит от свойств среды
3) = + |
|
где a, b - размерные константы, V - скорость движения воздуха, ρ - плотность среды.
4) =
(
)
5)= 
; =
; = .= .
|
|
|
6) = |
∑ |
. |
|
∑ |
|
7) = |
∑ |
. |
|
∑ |
|
3.Выполнение работы
T0 = 25 °
n = 2; 25+( |
) = 37,5 |
|
|
|
||
n = 3; 25+( |
) = 33,3 |
|
|
|
||
1. Таблица |
|
|
|
|
|
|
Время X=t, Температура |
у |
θ |
yi*xi |
|
||
c |
K |
|||||
|
|
|
|
|||
0 |
323 |
0,00 |
273 |
0,00 |
0 |
|
5 |
320 |
0,13 |
273 |
0,64 |
25 |
|
10 |
319 |
0,17 |
273 |
1,74 |
100 |
|
15 |
317 |
0,27 |
273 |
4,12 |
225 |
|
20 |
314,5 |
0,42 |
273 |
8,31 |
400 |
|
25 |
312,5 |
0,54 |
273 |
13,62 |
625 |
|
30 |
310,5 |
0,69 |
273 |
20,79 |
900 |
|
35 |
309 |
0,82 |
273 |
28,73 |
1225 |
|
40 |
308 |
0,92 |
273 |
36,65 |
1600 |
|
45 |
306,5 |
1,08 |
273 |
48,55 |
2025 |
|
50 |
306 |
1,14 |
273 |
56,97 |
2500 |
|
55 |
305 |
1,27 |
273 |
70,01 |
3025 |
|
60 |
304 |
1,43 |
273 |
85,63 |
3600 |
|
65 |
303,5 |
1,51 |
273 |
98,42 |
4225 |
|
70 |
302,5 |
1,71 |
273 |
120,04 |
4900 |
|
75 |
302 |
1,83 |
273 |
137,44 |
5625 |
|
80 |
301,8 |
1,88 |
273 |
150,71 |
6400 |
|
85 |
301,5 |
1,97 |
273 |
167,12 |
7225 |
|
90 |
301,4 |
2,00 |
273 |
179,56 |
8100 |
|
95 |
301,2 |
2,06 |
273 |
195,29 |
9025 |
|
100 |
301 |
2,12 |
273 |
212,03 |
10000 |
|
105 |
300,9 |
2,15 |
273 |
226,19 |
11025 |
|
110 |
300,6 |
2,26 |
273 |
248,97 |
12100 |
|
115 |
299,8 |
2,63 |
273 |
302,58 |
13225 |
|
120 |
299,6 |
2,75 |
273 |
329,86 |
14400 |
|
125 |
299 |
3,22 |
273 |
402,36 |
15625 |
|
130 |
298,5 |
3,91 |
273 |
508,56 |
16900 |
|
135 |
298,3 |
4,42 |
273 |
597,08 |
18225 |
|
= 173250/4251,98 = 40,74
= 4251,98/173250 = 0,025
2. Опускание термометра в холодную воду (результаты измерений в воде)
n = 4; 25+( |
) = 31,25 |
|
|
|
|
1) 1 |
= 4,5 с |
1 = |
, |
= 3,2 |
|
2) 2 |
= 4,6 с |
2 |
= |
, |
= 3,3 |
3) 3 |
= 4,6 с |
3 |
= |
, |
= 3,3 |
̅= , |
, , = 4,57 c |
|
|
|
|
= 3,30 с
вод < возд
3.Результат измерений в воздухе n = 3; 33,3 °C
|
V |
|
0 |
0 |
0 |
39 |
3,5 |
35,50 |
25 |
7 |
22,76 |
14 |
12 |
12,74 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
График зависимости t ( ) |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
4,62 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
40,00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35,00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4,58 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30,00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
4,56 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25,00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
4,54 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20,00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4,52 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
4,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15,00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
4,48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10,00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
4,46 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5,00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4,44 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3,2 |
3,3 |
|
3,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
|
|
3,5 |
7 |
12 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V м/с |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
График зависимости вод ( ) |
|
|
|
|
|
|
График зависимости возд (V) |
|||||||||||||
4. Результаты измерений датчиков компьютера
Время X=t, |
T0(0м/с) |
T1(5м/с) |
T2(8м/с) |
T3(10м/с) |
|
c |
|||||
|
|
|
|||
0 |
48,8 |
49 |
48,70 |
49,7 |
|
5 |
48 |
47 |
47,50 |
46,8 |
|
10 |
47,3 |
46,5 |
45,90 |
44,2 |
|
15 |
46,5 |
45,5 |
44,30 |
42,4 |
|
20 |
45,8 |
44,4 |
42,90 |
40,9 |
|
25 |
45,1 |
43,2 |
41,50 |
39,5 |
|
30 |
44,5 |
41,9 |
40,00 |
38 |
|
35 |
43,8 |
40,6 |
38,60 |
36,5 |
|
40 |
43,2 |
39,4 |
37,20 |
35,1 |
|
45 |
42,6 |
38,2 |
35,90 |
33,8 |
|
50 |
42 |
37,1 |
34,70 |
32,6 |
|
55 |
41,4 |
36 |
33,60 |
31,5 |
|
60 |
40,9 |
35 |
32,50 |
30,5 |
|
65 |
40,4 |
34 |
31,60 |
29,6 |
|
70 |
39,9 |
33,1 |
30,70 |
28,7 |
|
75 |
39,4 |
32,3 |
29,9 |
28 |
|
80 |
38,9 |
31,6 |
29,1 |
27,3 |
|
85 |
38,5 |
30,9 |
28,4 |
26,7 |
|
90 |
38 |
30,2 |
27,8 |
26,1 |
|
95 |
37,6 |
29,6 |
27,2 |
25,5 |
|
100 |
37,2 |
29 |
26,7 |
25,1 |
|
105 |
36,8 |
28,5 |
26,3 |
24,7 |
|
110 |
36,4 |
28 |
25,9 |
24,3 |
|
115 |
36 |
27,6 |
25,5 |
24 |
|
120 |
35,7 |
27,2 |
25,2 |
23,7 |
|
125 |
35,3 |
26,8 |
24,8 |
23,4 |
|
130 |
35 |
26,4 |
24,5 |
23,2 |
|
135 |
34,7 |
26 |
24,3 |
23 |
|
140 |
34,3 |
25,7 |
24,1 |
22,9 |
|
145 |
34 |
25,4 |
23,8 |
22,7 |
|
150 |
33,7 |
25,1 |
23,6 |
22,5 |