- •91 Лабораторная работа № 13 изучение свойств открытых систем
- •Теория работы
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •1. Подготовка установки к работе.
- •2. Наблюдение за образованием диссипативных структур.
- •3. Определение критического градиента и температуры, обуславливающих образование ячеек Бенара.
- •Контрольные вопросы
Описание установки
При 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 0,5ºCнеобходим для контроля температуры водяной бани.
Порядок выполнения работы
1. Подготовка установки к работе.
Налить в сосуд бани 2 воду до расширения уровнемера 7 и поставить его на нагреватель1. Вставить термометр 6 в уровнемер и включить нагреватель.
Нагреть воду до 50ºCи выключить нагреватель. Ввиду большой инерционности нагревателя вода через некоторое время нагреется до 60ºC.
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).
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.
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 ΔTмежду нижним и верхним слоями жидкости, а термометром – ее среднюю температуру < tºC >.
Записать в таблицу 1 показания микроамперметра Iи термометра 5 и начать отсчет времени τ. Регистрировать показания приборов через каждые 30 секунд, наблюдая за поверхностью жидкости.
Отметить момент, когда на поверхности появятся диссипативные структуры в виде петель (пятен) и продолжать эксперимент до температуры 45ºC.
С помощью маховичка КМ поднять термопару с термометром на 8-10 см и сдвинуть их в сторону.
Наблюдать за движением частиц алюминиевых опилок в образовавшихся ячейках Бенара и схематично изобразить направление конвекционных потоков в слое жидкости.
По данным таблицы 1 построить график <tºC> =f(τ) и ΔT=f(τ),, гдеI– 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