Лабораторный практикум по общей физике. Термодинамика и молекулярная физика. Деникин А.С. - 11 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МУПОЧ «Дубна» | Дубна

Составители: 

Рубрика: 

11
Лабораторная работа № 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
ВОЗДУХА МЕТОДОМ НАГРЕТОЙ НИТИ
Цель работы.
Целью лабораторной работы является экспериментальное определение
теплопроводности воздуха, находящегося вокруг нагретой электрическим током
нити.
Краткое теоретическое введение.
Передача тепла осуществляется тремя различными процессами:
теплопроводностью, конвекцией или излучением. Предполагая, что последние
два не дают вклада в процесс передачи тепла, рассмотрим свойства плотности
потока тепла в одномерной среде с градиентом температуры. Плотностью потока
тепла называется вектор
j
r
, совпадающий по направлению с направлением
распространения тепла и численно равный количеству тепла, проходящему в
единицу времени через единичную площадь перпендикулярную к направлению
потока. В рассматриваемой среде вектор
j
r
может быть функцией, как координат,
так и времени:
(,)
j j xt
=
rr
. Можно показать, что
V
jT
c
xt
¶¶
=-
r
r
, (2.1)
где
r
– плотность вещества,
V
c
– удельная теплоемкость,
T
– температура
среды. Опытным путем установлено, что если на разных сторонах
плоскопараллельной пластины толщиной
l
поддерживать температуры
1
T
и
2
T
,
то тепловой поток распространяется в направлении от большей температуры к
меньшей и равен
12
TT
j
l
-
=
c
,
где
c
– коэффициент теплопроводности, зависящий только от свойств среды и ее
физического состояния. Переходя к пределу
l dx
=
, получим закон Фурье для
плотности теплового потока
T
j
x
=-
c
. (2.2)
Подставляя (2.2) в (2.1) получим уравнение теплопроводности
                                  Лабораторная работа № 2

             ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
                    ВОЗДУХА МЕТОДОМ НАГРЕТОЙ НИТИ

Цель работы.
        Целью лабораторной работы является экспериментальное определение
теплопроводности воздуха, находящегося вокруг нагретой электрическим током
нити.


Краткое теоретическое введение.
      Передача       тепла    осуществляется            тремя   различными     процессами:
теплопроводностью, конвекцией или излучением. Предполагая, что последние
два не дают вклада в процесс передачи тепла, рассмотрим свойства плотности
потока тепла в одномерной среде с градиентом температуры. Плотностью потока
                                  r
тепла называется вектор j , совпадающий по направлению с направлением

распространения тепла и численно равный количеству тепла, проходящему в
единицу времени через единичную площадь перпендикулярную к направлению
                                                    r
потока. В рассматриваемой среде вектор j может быть функцией, как координат,
                 r    r
так и времени: j = j ( x, t ) . Можно показать, что
                                          r
                                         ¶j          ¶T
                                            = - r cV    ,                              (2.1)
                                         ¶x          ¶t
где   r – плотность вещества, cV – удельная теплоемкость, T – температура
среды.    Опытным         путем       установлено,      что   если   на   разных   сторонах
плоскопараллельной пластины толщиной l поддерживать температуры T1 и T2 ,

то тепловой поток распространяется в направлении от большей температуры к
меньшей и равен
                                             T -T
                                          j=c 1 2,
                                               l
где   c – коэффициент теплопроводности, зависящий только от свойств среды и ее
физического состояния. Переходя к пределу l = dx , получим закон Фурье для
плотности теплового потока
                                                     ¶T
                                           j = -c       .                              (2.2)
                                                     ¶x
Подставляя (2.2) в (2.1) получим уравнение теплопроводности


                                               11

Страницы