3. Экспериментальная установка.

Экспериментальная установка для определения коэффициента теплопроводности твердого материала стационарным методом представлена на рис. 3.

Рис. 3. Установка для определения теплопроводности сравнительным методом: 1- нагреватель; 2 - холодильник; 3 - образец; 4 - эталон; 5 - переключатель; 6 - трансформатор.

Экспериментальная установка представляет собой нагреватель 1 и холодильник 2, между которыми находится исследуемый образец 3 и эталон 4. Между нагреваемым бло­ком и исследуемым образцом помещена термопара I. Между исследуе­мым образцом 3 и эталоном в теплопроводящей (медной) прослойке вмонтирована термопара II, и, наконец, между эталоном и холодиль­ником - термопара III. Все термопары через переключатель 5 присоеди­няются поочередно к гальванометру. С помощью этих термопар можно измерять все необходимые для расчета температуры. Тепловой поток создается за счет излучения тепла электрической лампочкой, которая питается от понижающего трансформатора 6. Эталонный и исследуе­мый образцы представляют собой круглые пластинки, которые устана­вливаются между нагревателем и холодильником.

Тумблер на передней панели установки включает и выключает только термопары, но не нагреватель. В положении "выкл." зайчик гальванометра должен стоять примерно на нулевом делении шкалы.

4. Порядок выполнения работы.

1. Поскольку первоначальный разогрев требует не менее 20 ми­нут, то за это время надо сделать следующее:

1.1. Снять нагреватель с образцов и отставить его в сторону.

1.2. Не перегибая термопары, снять образцы и установить их на то же место в следующей последовательности: сначала установить ис­следуемый образец из оргстекла выточкой вверх так, чтобы термопара легла в эту выточку, затем накрыть его эталонным образцом из чугуна выточкой вниз так, чтобы спай термопары попал как раз между выточ­ками; сверху плотно установить нагреватель. При всех этих действиях не допускать никаких изгибов термопары, так как при этом константановый провод переломится, и установка выйдет из строя.

2. Включить установку в сеть. При этом начнет работать нагрева­тель, а на шкале гальванометра появится зайчик. Записать время вклю­чения.

3. Спустя 20 мин. записать показания гальванометра при трех по­ложениях переключателя (при включенном тумблере) n₁, n₂ или n₃, соот­ветствующие температурам Т₁, Т₂ или Т₃ на рис. 2. С интервалом в 5 ми­нут продолжить эти измерения до установления стационарного потока тепла. Стационарность потока характеризуется тем, что все три темпе­ратуры перестают изменяться, дойдя до некоторых определен­ных значений (время установления стационарного потока ~ 60 минут).

Результаты записать в таблицу 1. Конечный результат (при стационарном потоке) использовать при вычислениях по формуле (9).

4. Нe выключая нагревателя и тумблера термопар, провести изме­рения, аналогичные описанным в пп. 2 и 3, но для случая, когда стек­лянная пластинка расположена сверху чугунной. Результаты записать в таблицу 2 и провести расчеты по формуле (10). Коэффициент теплопроводности чугуна принять равным χ = 0,12 Дж/м·с·К. Выключить установку из сети не, разбирая ее.

Таблица 1

	чугун	стекло	холодильник
t, мин
20
…
60

Таблица 2

	стекло	чугун	холодильник
t, мин
10
…
45