Определение коэффициента теплопроводности металлов
Определение и специфика теплопроводности металлов по методу Кольрауша. Процесс измерения разности температур и потенциалов в середине, на концах образца, нагреваемого электрическим током. Особенности, применение формулы Джоуля–Ленца и закона Фурье.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 17.05.2016 |
| Размер файла | 226,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Сибирский государственный аэрокосмический университет
имени академика М.Ф. Решетнева»
Кафедра ДЛА
Лабораторная работа
«Определение коэффициента теплопроводности металлов».
Выполнил: студент гр. Д 13-02
Гуманный А. В.
Проверил: Доцент кафедры ДЛА
Жуйков Д. А.
Красноярск 2016
Цель работы: углубить знания в теории теплопроводности, познакомиться с методикой опытного определения коэффициента теплопроводности и получить навыки в проведении эксперимента.
Краткие теоретические сведения
Определение теплопроводности металлов по методу Кольрауша производится путем измерения разности температур и потенциалов в середине и на концах образца, нагреваемого электрическим током. Пусть концы 1 и 3 стержня длиной 2l и площадью поперечного сечения S поддерживаются при постоянной температуре (рис. 1.1). Если через образец пропустить электрический ток, то он будет нагреваться за счет тепла, количество которого можно определить по формуле Джоуля-Ленца. Все тепло путем теплопроводности вдоль оси стержня будет отводиться от середины 2 к концам 1 и 3 при условии отсутствия тепловых потерь через боковую поверхность (т.е. при наличии идеальной теплоизоляции).
Рассматривая баланс энергии в стержне при установившемся состоянии и применяя законы Джоуля-Ленца и Фурье, можно вывести следующее уравнение:
где и - соответственно коэффициенты тепло- и электропроводности стрежня; i - плотность тока.
Решение этого уравнения с учетом, что на концах стержня температуры равны , а в середине , дает
откуда следует, что температура вдоль оси стержня меняется по параболическому закону.
В этом уравнении величину можно заменить по закону Ома через разность потенциалов в середине и на концах стержня и силу тока , пропускаемого через испытываемый образец:
С учетом этого уравнения из предыдущего уравнения можно записать окончательную формулу следующим образом:
где - сила тока, А; - расстояние в метрах между крайней и средней термопарами, т.е. длина участка, на котором измеряется между термопарами 1-2 и 2-3, м;
, В;
S - поперечное сечение образца, ;
- разность между температурами середины и конца образца,
- теплопроводность, .
Таким образом, опытное определение коэффициента металла сводится к измерению силы тока , протекающего через исследуемый образец, разности потенциалов и разности температур между серединой и концами стержня .
|
№ |
||||||||
|
1 |
22,93 |
23,2 |
47,05 |
23,065 |
||||
|
2 |
22,97 |
23,18 |
47,08 |
23,075 |
Расчёт:
Опыт №1:
Опыт №2:
Материал: хромистая сталь, с теплопроводностью
Относительная ошибка: теплопроводность металл кольрауш фурье
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Содержание закона Фурье. Расчет коэффициентов теплопроводности для металлов, неметаллов, жидкостей. Причины зависимости теплопроводности от влажности материала и направления теплового потока. Определение коэффициента теплопередачи ограждающей конструкции.
контрольная работа [161,2 K], добавлен 22.01.2012Коэффициент теплопроводности металлов и его зависимость от параметров состояния вещества. Главные особенности калориметрического метода. Методические рекомендации к выполнению лабораторной работы "Определение коэффициента теплопроводности металлов".
курсовая работа [79,4 K], добавлен 05.07.2012Определение коэффициента теплопроводности воздуха при атмосферном давлении и разных температурах по теплоотдаче нагреваемой током нити в цилиндрическом сосуде. Особенности оценки зависимости теплопроводности воздуха от напряжения тока, заданного в цепи.
лабораторная работа [240,1 K], добавлен 11.03.2014Исходные соотношения теории теплопроводности и термоупругости тонких изотропных оболочек. Применение двумерного интегрального преобразования Фурье к исходным соотношениям. Сведение задачи теплопроводности к системам сингулярных интегральных уравнений.
дипломная работа [405,8 K], добавлен 11.06.2013Явление передачи внутренней энергии от одного тела к другому, от одной его части к другой. Теплопроводность через однослойную, многослойную и цилиндрическую стенки. Определение параметров теплопроводности в законе Фурье. Примеры теплопроводности в жизни.
презентация [416,0 K], добавлен 14.11.2015Величина коэффициента и единица измерения теплопроводности. Расчет теплоотдачи у наружной поверхности ограждения. Сущность теплового излучения. Удельная теплоёмкость материала, её зависимость от влажности. Связь теплопроводности и плотности материала.
контрольная работа [35,3 K], добавлен 22.01.2012Уравнение теплопроводности: физический смысл и выводы на примере линейного случая. Постановка краевой задачи остывания нагретых тел, коэффициент теплопроводности. Схема метода разделения переменных Фурье применительно к уравнению теплопроводности.
курсовая работа [245,8 K], добавлен 25.11.2011Основной закон теплопроводности. Теплоносители как тела, участвующие в теплообмене. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Лучеиспускание как процесс переноса энергии в виде электромагнитных волн. Сущность теплопроводности цилиндрической стенки.
презентация [193,0 K], добавлен 29.09.2013Дифференциальное уравнение теплопроводности. Условия однозначности. Удельный тепловой поток Термическое сопротивление теплопроводности трехслойной плоской стенки. Графический метод определения температур между слоями. Определение констант интегрирования.
презентация [351,7 K], добавлен 18.10.2013Определение коэффициента теплопроводности из уравнения Фурье. Механизмы теплопередачи: кондуктивный, конвективный перенос, радиационный теплообмен. Теплофизические явления в горных породах. Зависимости тепловых свойств минералов от температуры и давления.
презентация [440,5 K], добавлен 15.10.2013Дифференциальное уравнение теплопроводности. Поток тепла через элементарный объем. Условия постановка краевой задачи. Методы решения задач теплопроводности. Численные методы решения уравнения теплопроводности. Расчет температурного поля пластины.
дипломная работа [353,5 K], добавлен 22.04.2011Рассмотрение теории нелинейной теплопроводности: основные свойства, распространение тепловых возмущений в нелинейных средах и их пространственная локализация. Задача нелинейной теплопроводности с объемным поглощением и пример ее решения на полупрямой.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 07.05.2011Изучение основного закона и физического смысла теплопроводности. Исследование теплопроводности жидкости, основанной на вычислении кинетических коэффициентов средствами статистической физики или использовании теплового движения и механизмов переноса.
курсовая работа [64,6 K], добавлен 01.12.2010Исследование свойств теплопроводности как физического процесса переноса тепловой энергии структурными частицами вещества в процесс их теплового движения. Общая характеристика основных видов переноса тепла. Расчет теплопроводности через плоскую стенку.
реферат [19,8 K], добавлен 24.01.2012Основные положения теории теплопроводности. Дерево проблем и целей. Математическая модель, прямая и обратная задача теплопроводности. Выявление вредных факторов при работе за компьютером, расчет заземления. Расчет себестоимости программного продукта.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 04.03.2013Математическое моделирование тепловых процессов. Основные виды теплообмена в природе. Применение метода конечно разностной аппроксимации для решения уравнения теплопроводности. Анализ изменения температуры по ширине пластины в выбранные моменты времени.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 22.05.2019Теплофизические свойства теплоносителей. Предварительное определение водного эквивалента поверхности нагрева и размеров аппарата. Конструктивные характеристики теплообменного аппарата. Определение средней разности температур и коэффициента теплопередачи.
курсовая работа [413,5 K], добавлен 19.10.2015Сила взаимодействия магнитного поля и проводника с током, сила, действующая на проводник с током в магнитном поле. Взаимодействие параллельных проводников с током, нахождение результирующей силы по принципу суперпозиции. Применение закона полного тока.
презентация [120,6 K], добавлен 03.04.2010Провідники й ізолятори. Умови існування струму. Закон Джоуля-Ленца в інтегральній формі. Опір провідників, потужність струму, закони Ома для ділянки кола, неоднорідної ділянки кола і замкнутого кола. Закони Ома й Джоуля-Ленца в диференціальній формі.
учебное пособие [216,0 K], добавлен 06.04.2009Определение температурного напора при термических процессах и расчет его среднелогарифмического значения. Исследование эффективности оребрения поверхности плоской стенки в зависимости от коэффициента теплопроводности при граничных условиях третьего рода.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 07.03.2010
