ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
13
где
0
U
и
0
I
– определяемые приборами напряжение на концах обмотки
печи и сила тока в цепи обмотки. Температура печи (конца стержня)
1
T
определяется термопарой. Теплота
Q
частично идет на создание тепло-
вого потока
q
через теплопроводность, частично – в окружающее печь
пространство
1
q
, так что
1
Qqq=+
.
Если удалить стержень из печи и, регулируя нагрев, получить в
ней такую же температуру
1
T , какая была в ней со стержнем, то ясно,
что этим самым можно определить количество теплоты, идущее в ок-
ружающую печь среду, именно
11
0, 24qUI=
,
где
1
I
и
1
U
– сила тока и напряжение в печи без стержня; таким образом,
00 11
0,24( )qUIUI
=
−
.
Для уменьшения ошибки в определении
q
необходимо, чтобы
величина
1
q
была мала по сравнению с величиной
q
, для этого печь
помещена в отражающую оболочку. Температура стержня
T
измеряет-
ся пятью термопарами 3, 4, 5, 6, 7, расположенными на стержне на оп-
ределенных расстояниях, причем температура на холодном конце
стержня измеряется термопарой 8 (см. рисунок). Переключение с одной
термопары на другую осуществляется переключателем 9, а их показа-
ния фиксируются милливольтметром 10.
mV
~
220
V
A
1
2
3
4
5
6
9
2
3 4 5 6 7
8
1
10
8
14
Порядок выполнения работы
1. Вначале определяют площадь поперечного сечения
S
иссле-
дуемого стержня, для чего измеряют масштабной линейкой его длину
l
,
а штангенциркулем – диаметр. Далее линейкой измеряют расстояния
x
от нагреваемого конца стержня до каждой из пяти термопар, укреплен-
ных на стержне.
2. Дальнейшие измерения производите после того, как установит-
ся тепловое равновесие, т. е. когда показания всех шести термопар, по-
переменно включаемых на вольтметр, будут оставаться неизменными.
Записывайте показания всех шести термопар (пять на стержне и одна в
печи) и показания вольтметра и амперметра.
3. Затем отодвиньте печь от конца стержня и, уменьшая силу то-
ка, идущего на нагревание печи, добейтесь, чтобы термопара печи дава-
ла прежние показания на шкале вольтметра; одновременно записывают
показания вольтметра и амперметра.
4. Повторите измерения, приближая и удаляя печь, не менее двух
раз и
вычислите средние значения. Количество теплоты
q
, отдаваемое
печью стержню, определяют как разность теплот, подводимых к печи,
по формуле
00 11
0, 24( )qUIUI
=
−
.
5. Произведите обработку полученных данных. Пользуясь имею-
щимся графиком зависимости показаний гальванометра от разности
температур
10
TT
−
и
1
TT
−
, определите величины этих разностей для
всех термопар. После этого в декартовой системе координат по оси
X
откладывают расстояния термопар от нагреваемого конца стержня, а по
оси
Y
– величины
10
1
ln
TT
TT
⎛⎞
−
⎜⎟
−
⎝⎠
, что дает прямую линию, отвечающую
уравнению:
10
1
ln
TT
yax
TT
⎛⎞
−
==
⎜⎟
−
⎝⎠
.
6. По нанесенным точкам постройте прямую методом наимень-
ших квадратов, найдите величину углового коэффициента
a
этой пря-
мой и, подставляя его значение в формулу (5), найдите искомую вели-
чину коэффициента теплопроводности стержня.
7. Зная величины
q
,
a
и
l
, определите ошибку, допускаемую
при измерении величины
λ
и обусловленную тем, что стержень не бес-
конечно длинный; это делается по формуле (7).
где U 0 и I 0 – определяемые приборами напряжение на концах обмотки Порядок выполнения работы
печи и сила тока в цепи обмотки. Температура печи (конца стержня) T1 1. Вначале определяют площадь поперечного сечения S иссле-
определяется термопарой. Теплота Q частично идет на создание тепло- дуемого стержня, для чего измеряют масштабной линейкой его длину l ,
вого потока q через теплопроводность, частично – в окружающее печь а штангенциркулем – диаметр. Далее линейкой измеряют расстояния x
от нагреваемого конца стержня до каждой из пяти термопар, укреплен-
пространство q1 , так что ных на стержне.
Q = q + q1 . 2. Дальнейшие измерения производите после того, как установит-
Если удалить стержень из печи и, регулируя нагрев, получить в ся тепловое равновесие, т. е. когда показания всех шести термопар, по-
ней такую же температуру T1 , какая была в ней со стержнем, то ясно, переменно включаемых на вольтметр, будут оставаться неизменными.
Записывайте показания всех шести термопар (пять на стержне и одна в
что этим самым можно определить количество теплоты, идущее в ок-
печи) и показания вольтметра и амперметра.
ружающую печь среду, именно
3. Затем отодвиньте печь от конца стержня и, уменьшая силу то-
q = 0, 24U1I1 , ка, идущего на нагревание печи, добейтесь, чтобы термопара печи дава-
где I1 и U1 – сила тока и напряжение в печи без стержня; таким образом, ла прежние показания на шкале вольтметра; одновременно записывают
q = 0, 24(U 0 I 0 − U1 I1 ) . показания вольтметра и амперметра.
Для уменьшения ошибки в определении q необходимо, чтобы 4. Повторите измерения, приближая и удаляя печь, не менее двух
раз и вычислите средние значения. Количество теплоты q , отдаваемое
величина q1 была мала по сравнению с величиной q , для этого печь
печью стержню, определяют как разность теплот, подводимых к печи,
помещена в отражающую оболочку. Температура стержня T измеряет- по формуле q = 0, 24(U 0 I 0 − U1 I1 ) .
ся пятью термопарами 3, 4, 5, 6, 7, расположенными на стержне на оп-
ределенных расстояниях, причем температура на холодном конце 5. Произведите обработку полученных данных. Пользуясь имею-
стержня измеряется термопарой 8 (см. рисунок). Переключение с одной щимся графиком зависимости показаний гальванометра от разности
термопары на другую осуществляется переключателем 9, а их показа- температур T1 − T0 и T − T1 , определите величины этих разностей для
ния фиксируются милливольтметром 10. всех термопар. После этого в декартовой системе координат по оси X
откладывают расстояния термопар от нагреваемого конца стержня, а по
2
⎛ ⎞
1 оси Y – величины ln ⎜ T1 − T0 ⎟ , что дает прямую линию, отвечающую
⎝ T − T1 ⎠
8 8 3 4 5 6 7
уравнению:
⎛ T −T ⎞
y = ax = ln ⎜ 1 0 ⎟ .
⎝ T − T1 ⎠
A 6. По нанесенным точкам постройте прямую методом наимень-
9
V ших квадратов, найдите величину углового коэффициента a этой пря-
10 мой и, подставляя его значение в формулу (5), найдите искомую вели-
6
5 mV чину коэффициента теплопроводности стержня.
4
3
~220 2 7. Зная величины q , a и l , определите ошибку, допускаемую
1
при измерении величины λ и обусловленную тем, что стержень не бес-
конечно длинный; это делается по формуле (7).
13 14
