Лабы Механика Спиридонов

6.Постройте по нанесенным точкам гладкие кривые зависимостей температур TС1 и TС2

обеих стенок от времени. Проанализируйте графики, сделайте выводы и запишите их в рабочую тетрадь.

Упражнение 2. Измерение коэффициентов теплопроводности.

1.Занесите в табл.2 температуры TС1 и TС2 деревянных стенок толщиной 2 и 3 см в ста-

ционарном режиме. Снимите термопару с внешней стороны одной из стенок и измерьте с ее помощью температуру воздуха в комнате TВ2 . Занесите ее в табл.2.

2.Через угловое отверстие введите термопару во внутреннюю область теплоизолированного корпуса и измерьте внутреннюю температуру воздуха TВ1 . Запишите ее в таблицу.

3.Не выключая нагревателя, снимите верхнюю крышку корпуса. Переставьте термопары

сдеревянных стенок толщиной 2 и 3 см на внешнюю и внутреннюю стороны деревянной стенки толщиной 1 см и стеклянной стенки толщиной 0,5 см. Закройте верхнюю крышку.

4.Сделайте паузу до 30 мин для восстановления стационарного режима. Измерьте тем-

пературы TС1 и TС2 для деревянной стенки толщиной 1 см и стеклянной стенки. Запишите в таблицу.

171

5. Отсоединив одну из термопар, закрепленных на внешней стороне корпуса, еще раз проконтролируйте температуру воздуха в комнате TВ2 и внутри теплоизолированного корпуса

TВ1 аналогично действиям пп. 1 и 2.

6.Выключите нагреватель. Отсоедините термопары.

7.Для всех четырех стенок выполните расчет по следующей схеме:

7.1. Тепловой поток jQ рассчитывается через разность температуры внешней стороны стенки TС2 и температуры воздуха в помещении TВ2 по формуле (2). При нормальной цирку-

ляции воздуха для большинства встречающихся на практике поверхностей коэффициент теплоотдачи:

7.2.По формуле (3) вычислите коэффициент теплопроводности λ.

7.3.По формуле (4) рассчитайте коэффициент теплопередачи k.

8.Постройте график зависимости величины 1k от толщины деревянной стенки. Опреде-

лите угловой коэффициент прямой. Согласно формуле (5) он должен быть равен 1 . Рассчитайте коэффициент теплопроводности дерева.

Сформулируйте выводы по результатам работы. Основные результаты измерений све-

дите в табл.3.

Подготовка к работе

1.Физические понятия, законы:явления переноса;явление теплопроводности;

поток тепла, коэффициент теплопроводности;коэффициент теплопередачи;

виды теплообмена, теплопроводность, конвекция, излучение.

2.Выведите формулы (4) и (5).

172

3.Расчетное задание.

Пользуясь формулой (5), рассчитайте значения коэффициента теплопередачи k для дерева и

графики зависимостей 1k от толщины стенки d в диапазоне толщин (0,5 - 4,0) см для дерева и (0,2 - 1,0) см для стекла.

4.Сформулируйте цель работы и порядок ее выполнения.

П р и м е ч а н и е. Пункты 2 - 4 выполните письменно при подготовке к лабораторной работе.

Рекомендуемая литература

1.Брюханов О.Н., Шевенко С.Н. Тепломассообмен. - М.: Изд-во Ассоциации строительных ву-

зов, 2005. - 461 с. § 1.2; 2.1.

2.Иродов И.Е. Физика макросистем. Основные законы. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. -

207 с. § 6.2; 6.3.

3.Савельев И.В. Курс общей физики: в 4 т. Т.1. Механика. Молекулярная физика и термодинамика:

учеб. пособие / Под общ. ред. И.В. Савельева. - М.: КНОРУС, 2009. - 528 с. § 16.1.

173

Стрелки навигации. Используются для переключения вывода на экран дис-

плея величин, измеряемых многоканальным датчиком, а также для переключения команд меню. Кнопка подтверждения. Используется для начала и окончания записи измеряемых

значений, а также для выбора пунктов меню.

Интерфейс подключения датчика серии «Cobra4». Расположен на переднем торце прибора. Соединение осуществляется с помощью механической защелки.

Гнездо подключения карты памяти. Для записи измеряемых значений используется карта памяти формата SD емкостью до 2 Гб. Вставьте карту в гнездо и слегка нажмите на нее, пока она не зафиксируется. При повторном нажатии на карту фиксация снимается, и карта легко извлекается из гнезда.

USB-разъем. Предназначен для передачи данных в персональный компьютер. На компьютере должно быть установлено соответствующее программное обеспечение. Для этого вставьте в дисковод компакт-диск с программой «Measure» и следуйте инструкциям.

Подсоединение аккумуляторов. Аккумуляторы располагаются под пластмассовой крышкой, с той же стороны, что и USB-разъем. Для того чтобы снять крышку, необходимо надавить шариковой ручкой на боковые фиксаторы (рис.П2, поз.10). При установке заряженных аккумуляторов важно соблюдать правильную полярность. Признаком того, что крышка встала на место, является характерный щелчок.

Порядок работы

1. Измерение. Установите в устройство заряженные аккумуляторы (см. рис.П2, поз.10). Нажмите кнопку включения. Если датчик «Cobra4» к устройству не подключен, на экран дисплея будут выведены текущая дата и время, как это показано на рис.П3,а. Если датчик подключен, то на дисплее в строке заголовка будут показаны сокращенные имена всех имеющихся в распоряжении каналов измерений. Информация, показанная в центре дисплея крупным шрифтом, относится к активному каналу, выделенному в строке заголовка. Информация с других каналов показана мелким шрифтом в нижней строке дисплея. Переключение активных каналов осуществляется с помощью стрелок навигации «вверх» и «вниз». В примере, показанном на рис.П3,б, к устройству подключены термопары T1 и T2, а также измеритель pH. Термопара T2 в настоящий момент показывает 23,30 C . Измеритель pH показывает 7,21.

а - в отсутствии подключенного датчика; б - при подключенном датчике

176

2.Запись. При нажатии кнопки подтверждения начинается запись измеряемых ве-

личин на карту памяти через установленный пользователем интервал (см. рис.П4). Массив измеренных данных может быть передан в компьютер через USB-интерфейс для обработки в программе «Measure» или перенесен в виде файла на жесткий диск компьютера через считывающее устройство карты памяти. Формат файла позволяет загружать данные в любые программы для работы с таблицами («Excel» и т.п.).

3. Настройка. Установка рабочих параметров устройства осуществляется посредством меню. Для входа в него нажмите кнопку навигации «вправо». Краткий справочник по функциям меню приведен на рис.П4. Для возвращения из меню к измеряемым величинам нажмите кнопку навигации «влево».

178