Описание установки

П ри отсутствии термостата установка (рис.2) состоит из нагревателя 1 (электроплитка); водяной бани 2; плоского сосуда 3 с глицерином, смешанным с алюминиевыми опилками; термопары 4 с микроамперметром; термометра 5 с ценой деления 0,1ºC. Термометр 5 и термопара закреплены на штативе с кремальерным механизмом так, чтобы баллончик термометра располагался по высоте между двумя спаями термопары. Термометр 6 с ценой деления 0,5ºC необходим для контроля температуры водяной бани.

Порядок выполнения работы

1. Подготовка установки к работе.

1. Налить в сосуд бани 2 воду до расширения уровнемера 7 и поставить его на нагреватель1. Вставить термометр 6 в уровнемер и включить нагреватель.

2. Нагреть воду до 50ºC и выключить нагреватель. Ввиду большой инерционности нагревателя вода через некоторое время нагреется до 60ºC.

3. В момент начала снижения показания термометра 6 включить нагреватель и через две минуты выключить его (такое действие позволяет термостатировать водяную баню примерно на 10 минут).

4. Перемешать в сосуде глицерин с опилками до однородной смеси и перелить ее в сосуд 3 до уровня 1 см.

2. Наблюдение за образованием диссипативных структур.

1. Сосуд 3 поставить на водяную баню и с помощью маховичка кремальерного механизма (КМ) осторожно опустить в центр сосуда термометр 5 и термопару 4, так, чтобы верхний спай коснулся поверхности жидкости (рис.2). В этом случае с помощью термопары можно измерить разность температур ΔT между нижним и верхним слоями жидкости, а термометром – ее среднюю температуру < tºC >.

2. Записать в таблицу 1 показания микроамперметра I и термометра 5 и начать отсчет времени τ. Регистрировать показания приборов через каждые 30 секунд, наблюдая за поверхностью жидкости.

3. Отметить момент, когда на поверхности появятся диссипативные структуры в виде петель (пятен) и продолжать эксперимент до температуры 45ºC.

4. С помощью маховичка КМ поднять термопару с термометром на 8-10 см и сдвинуть их в сторону.

5. Наблюдать за движением частиц алюминиевых опилок в образовавшихся ячейках Бенара и схематично изобразить направление конвекционных потоков в слое жидкости.

6. По данным таблицы 1 построить график <tºC> = f(τ) и ΔT = f(τ), , где I – ток, фиксируемый микроамперметром, β - чувствительность измерительной системы термопары.

Толщина слоя жидкости h = м; Таблица 1

Чувствительность измерительной системы термопары β = .

№ п/п

τ, мин

<tºC>

I, μA

ΔT, К