5.5 Порядок проведения работы и обработка результатов эксперимента

1) Соединить блок питания и регулирования с измерительным блоком жгутом, прибор 195 с измерительным блоком шнуром в соответствии со схемой электрических соединений.

2) Переводить кнопки «СЕТЬ», «НАГРЕВ» в положение «ВЫКЛ.».

3) Подключить блок питания и регулирования и прибор 195 к сети 220 В, 50 Гц.

4) Установить переключатель «ИЗМЕРЕНИЕ» в положение «УСТ.О» и переключить «ТЕМПЕРАТУРА» в положение 25 ^оС.

5) Произвести подготовку микроамперметра 195 к работе согласно инструкции по эксплуатации прибора 195 (замкнуть входные штеккерны прибора и произвести коррекцию нуля).

6) Замерить высоту и диаметр испытуемого образца с точностью 0,01 мм и взвесить испытуемый образец с точность 0,001г и занести полученные данные в таблицу 5.3.

7) Поднимать верхнюю половину корпуса измерительной ячейки.

8) Протереть бензином и нанести тонкий слой смазки ПФМС – 4 на контактные поверхности стержня5, образца 4, контактной пластины тепломера 3.

9) Образец 4 установить на контактную пластину тепломера 3, стержень 5 – на иглы термопары.

10) Опустить верхнюю половину корпуса измерительной ячейки.

11) Включить блок питания и регулирования кнопкой «СЕТЬ».

12) Установить по вольтметру блока питания и регулирования начальное напряжение 40 В при работе от плюс 25 ^оС.

13) Установить переключатель «ИМЕРЕНИЕ» в положение t_c.

14) Включить кнопкой «НАГРЕВ» основной нагреватель.

15) Снимать показания прибора 195 П_о и П_t при достижении каждой из температур, указанных в таблице 5.3. Температура стержня достигает ожидаемого значения при прохождении светового указателя прибора 195 через нулевую отметку. Проводя переключения рукояткой переключателя «ИЗМЕРЕНИЕ», занести значение П_о и П_t в таблицу 5.3 и перевести переключатель «ИЗМЕРЕНИЕ» в положение t_c.

16) Выключить кнопкой «НАГРЕВ» основной нагреватель при достижении верхнего уровня температуры испытаний.

17) Установить переключатель «ИЗМЕРЕНИЕ» в положение «УСТ.О».

18) Зааретируйте прибор 195.

19) Выключить блок питания и регулирования.

20) Проводить расчет теплопроводности в следующей последовательности:

а) рассчитать поправку на теплоемкость образца _с по формуле (5.7);

б) рассчитать тепловое сопротивление образца по формуле (5.6);

в) рассчитать теплопроводность испытуемого образца λ по формуле (5.10);

г) рассчитать температуру отнесения измерительного значения теплопроводности по формуле (5.11).

21) Построить график зависимости коэффициента теплопроводности λ испытуемого образца от температуры = ( ).

22) Максимальная относительная погрешность измерения коэффициента теплопроводности λ оценивается с помощью уравнения

· (5.17)

Примечание: Общий предел допускаемой погрешности определения = 10% · Высота испытуемого образца h замеряется с точность h = 0,01 мм, масса образца с точностью m_о= 0,001г, диаметр образца _о- с точностью _о= 0,1мм. Предел допускаемой основной погрешности - 1,5%.

Значения К_т и R_к являются постоянными прибора и определяются при их градуировке. Величина их погрешности определения не должна превышать соответственно 5 и 10%.

Таблица 5.2

Данные, необходимые при определении теплопроводности испытуемого образца λ и эксплуатации (градуировки) измерителя теплопроводности.

t, °С	С0(t)=Cр кв(t), Дж/(кг·К)	См(t), Вт/(кг·К)	A(t), К/мВ	λм, Вт/(м·К)	λкв, Вт/(м·К)
25	730	385	24,8	384	1,342
50	770	392	24,5	381	1,413
75	820	396	24,6	379	1,426
100	840	400	24,7	377	1,461
125	870	403	24,8	376	1,492
150	895	405	25,5	375	1,527
175	925	406	25,0	374	1,571
200	950	408	25,0	373	1,617
225	975	410	24,9	373	1,665

Полученные данные свести в таблицу 5.3

Таблица 5.3

Основные параметры образца и результаты эксперимента (если образец кварц – h_обр=2·10^-3, м; d_обр=15·10^-3, м, тогда F₀=1,767·10^-4 , м², m₀=1,276·10^-3); m_с=42,028·10^-3, кг

.

tс=tобр, °С	П0, мкВ· =мВ	Пt, мкВ· =мВ	ϴ0,К	ϴt,К	Кт,	Rк·10-6,	С0,	Сс,	R0,	λ,	, °С
25
50
75
100
125
150

Литература: 1[стр. 70-74]; 2[стр. 308 – 311];3[стр.272-278]; 5, 6[стр.39-41].

Контрольные вопросы:

1) Что такое теплопроводности?

2) Какие факторы влияют на коэффициент теплопроводности?

3) Каков механизм передачи теплоты теплопроводности?

4) Что такое температурное поле и градиент температуры?

5) Основной закон теплопроводности (Закон Фурье).

6) Что такое тепловой поток и плотность теплового потока?

7) Дифференциальное уравнение теплопроводности и его физический смысл?

8) Какое практическое значение имеет экспериментальное определение коэффициента теплопроводности различных вещества?

9) Сравните интервалы изменения коэффициента теплопроводности различных веществ?

10) В чем сущность метода динамического калориметра?

11) Уравнение теплового потока для однослойной плоской стенки и понятие термического сопротивления стенок?

12) Рассказать методику эксперимента и обработки экспериментальных данных?

13) Что такое тепловая проводимость тепломера К_т и контактного теплового (термического) сопротивления R_к и методы их определения?

14) Что являются постоянными прибора?

15) Что такое средняя температура образца и способ её вычисления?

16) Теплопроводность через цилиндрическую стенку и уравнение теплового потока?

17)Чем отличается теплопроводность однослойных стенок от многослойных?