pobieranie: aa116p
Pobierz dokument docPrzeglądaj wersję html pliku:
Temat : Pomiar współczynnika przewodnictwa cieplnego metalu.
IMIĘ I NAZWISKO: Paweł Hetmanowski
WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY
Fizyka Techniczna SEMESTR: LETNI ROK AKADEMICKI 2001/2002
ZESPÓŁ nr 14 DATA WYKONANIA:
OCENA: PODPIS
Jeżeli ogrzewamy jakiekolwiek ciało w pewnym punkcie, to zawsze
stwierdzimy po pewnym czasie ogrzanie sąsiednich punktów tego ciała
lub też innych ciał znajdujących się w pobliżu. Dowodzi to na to,
ze energia cieplna przenosi się z jednych punktów do drugich.
Przenoszenie to odbywać się może trzema sposobami, a mianowicie
przez:
unoszenie
promieniowanie
przewodnictwo.
Sposoby te odpowiadają przenoszeniu się ciepła wraz z materią,
przenoszeniu się w postaci energii promienistej przez próżnię,
bądź przez materię i wreszcie przenoszeniu się ciepła za
pośrednictwem materii bez jej ruchu.
Przykładem przenoszenia się ciepła wraz z materią - unoszenie
ciepła - może być płomień zwykłego palnika gazowego. Powietrze
znajdujące się w bezpośredniej bliskości płomienia po ogrzaniu
posiada mniejszą gęstość, niż powietrze otaczające, dzięki temu
wytwarza się prąd ogrzewanego powietrza ku górze, przenoszący ze
sobą energię cieplną.
Ciepło przenosić się może przez promieniowanie. Weźmy
przykładowo za źródło energii cieplnej lampę łukową, a za
przyrząd odbiorczy termos ( baterię termoelektryczną ) połączony z
galwanometrem. Po zapaleniu lampy galwanometr wykazuje odchylenie
wskazujące na ogrzanie się termosu. Jeżeli jednak termos przesuniemy
nieco w bok, tak aby nie padały nań bezpośrednio płomienie
wychodzące z lampy, okaże się, że nie ogrzewa się on wcale. Wynika
z tego, że przenoszenie ciepła nie odbywa się w tym przypadku za
pośrednictwem promieniowania. Energia cieplna lampy została
zamieniona na energię promienistą. Energia promienista rozchodzi się
od źródła promieniowania prostoliniowo. Promieniowanie nie jest więc
przenoszeniem bezpośrednim energii cieplnej z miejsca na miejsce.
Rozpatrzmy teraz trzeci rodzaj przenoszenia się energii cieplnej
wiążący się ściśle z tematem ćwiczenia.
Przewodnictwo ciepła polega na przekazywaniu energii cieplnej od
jednych drobin ciała do drobin sąsiednich. Innymi słowy, w
przewodnictwie cieplnym następuje przekazywanie energii kinetycznej
bezładnego ruchu cieplnego od jednych drobin do drugich w skutek
zderzeń.
Rozpatrzmy zjawisko przewodnictwa ciepła na możliwie najprostszym
przykładzie. Wyobraźmy sobie pręt metalowy osłonięty izolatorem
cieplnym. Jeden koniec pręta zanurzony jest w kąpieli o temp. 100oC, a
drugi w kąpieli zawierającej lód z wodą, a więc o temp. 0oC. W ten
sposób wytwarzamy stałą różnicę temperatur między końcami
pręta. Wzdłuż pręta umieszczamy szereg temp. Pozwalających
określić w każdej chwili temperatury odpowiednich punktów.
Przypuśćmy, że początkowo cały pręt posiada temp. 0oC; w pewnej
chwili temp. Jednego końca podnosimy do 100oC i rozpoczynamy
obserwację. Już po upływie setnych części sekundy możemy
zauważyć pewne podniesienie się temp. w pobliżu drugiego końca.
Pręt stanowi przewodnik ciepła, przez który płynie strumień
ciepła zasadniczo taki sam przez każdy przekrój.
k - współczynnik izolacji pręta = 0.3
Błędy:
niepewność system pomiaru temp DT=0.5 oC
niepewność system pomiaru średnicy pręta Dd=0.0001 m
niepewność system pomiaru napięcia DU=0.3V+0.1V=0.4V
niepewność system pomiaru DJ=0.01A
Odchylenie standartowe średniej arytmetycznej dla pomiaru temp.
I
Wnioski
Wykonane doświadczenie obarczone jest bardzo dużymi błędami
sięgającymi 30% spowodowane jest to prawdopodobnie wadliwą
konstrukcją izolacji termicznej badanego elementu, błędami przy
pomiarze temperatur (uszkodzone termopary, zanieczyszczone styki itp.)
niewątpliwie do tak dużych błędów przyczynił się brak czasu i
pomiar ostatni choć zbliżony do stanu stacjonarnego na pewno nim
jeszcze nie był. Do poprawnego wykonania ćwiczenia potrzebne są
wysokiej jakości czujniki temperatury z których można jednocześnie
we wszystkich punktach pomiarowych odczytać wskazania, a także
wysokiej jakości izolacja termiczna badanego elementu.
aa116p
Temat : Pomiar współczynnika przewodnictwa cieplnego metalu.
IMIĘ I NAZWISKO: Paweł Hetmanowski
WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY
Fizyka Techniczna SEMESTR: LETNI ROK AKADEMICKI 2001/2002
ZESPÓŁ nr 14 DATA WYKONANIA:
OCENA: PODPIS
Jeżeli ogrzewamy jakiekolwiek ciało w pewnym punkcie, to zawsze
stwierdzimy po pewnym czasie ogrzanie sąsiednich punktów tego ciała
lub też innych ciał znajdujących się w pobliżu. Dowodzi to na to,
ze energia cieplna przenosi się z jednych punktów do drugich.
Przenoszenie to odbywać się może trzema sposobami, a mianowicie
przez:
unoszenie
promieniowanie
przewodnictwo.
Sposoby te odpowiadają przenoszeniu się ciepła wraz z materią,
przenoszeniu się w postaci energii promienistej przez próżnię,
bądź przez materię i wreszcie przenoszeniu się ciepła za
pośrednictwem materii bez jej ruchu.
Przykładem przenoszenia się ciepła wraz z materią - unoszenie
ciepła - może być płomień zwykłego palnika gazowego. Powietrze
znajdujące się w bezpośredniej bliskości płomienia po ogrzaniu
posiada mniejszą gęstość, niż powietrze otaczające, dzięki temu
wytwarza się prąd ogrzewanego powietrza ku górze, przenoszący ze
sobą energię cieplną.
Ciepło przenosić się może przez promieniowanie. Weźmy
przykładowo za źródło energii cieplnej lampę łukową, a za
przyrząd odbiorczy termos ( baterię termoelektryczną ) połączony z
galwanometrem. Po zapaleniu lampy galwanometr wykazuje odchylenie
wskazujące na ogrzanie się termosu. Jeżeli jednak termos przesuniemy
nieco w bok, tak aby nie padały nań bezpośrednio płomienie
wychodzące z lampy, okaże się, że nie ogrzewa się on wcale. Wynika
z tego, że przenoszenie ciepła nie odbywa się w tym przypadku za
pośrednictwem promieniowania. Energia cieplna lampy została
zamieniona na energię promienistą. Energia promienista rozchodzi się
od źródła promieniowania prostoliniowo. Promieniowanie nie jest więc
przenoszeniem bezpośrednim energii cieplnej z miejsca na miejsce.
Rozpatrzmy teraz trzeci rodzaj przenoszenia się energii cieplnej
wiążący się ściśle z tematem ćwiczenia.
Przewodnictwo ciepła polega na przekazywaniu energii cieplnej od
jednych drobin ciała do drobin sąsiednich. Innymi słowy, w
przewodnictwie cieplnym następuje przekazywanie energii kinetycznej
bezładnego ruchu cieplnego od jednych drobin do drugich w skutek
zderzeń.
Rozpatrzmy zjawisko przewodnictwa ciepła na możliwie najprostszym
przykładzie. Wyobraźmy sobie pręt metalowy osłonięty izolatorem
cieplnym. Jeden koniec pręta zanurzony jest w kąpieli o temp. 100oC, a
drugi w kąpieli zawierającej lód z wodą, a więc o temp. 0oC. W ten
sposób wytwarzamy stałą różnicę temperatur między końcami
pręta. Wzdłuż pręta umieszczamy szereg temp. Pozwalających
określić w każdej chwili temperatury odpowiednich punktów.
Przypuśćmy, że początkowo cały pręt posiada temp. 0oC; w pewnej
chwili temp. Jednego końca podnosimy do 100oC i rozpoczynamy
obserwację. Już po upływie setnych części sekundy możemy
zauważyć pewne podniesienie się temp. w pobliżu drugiego końca.
Pręt stanowi przewodnik ciepła, przez który płynie strumień
ciepła zasadniczo taki sam przez każdy przekrój.
k - współczynnik izolacji pręta = 0.3
Błędy:
niepewność system pomiaru temp DT=0.5 oC
niepewność system pomiaru średnicy pręta Dd=0.0001 m
niepewność system pomiaru napięcia DU=0.3V+0.1V=0.4V
niepewność system pomiaru DJ=0.01A
Odchylenie standartowe średniej arytmetycznej dla pomiaru temp.
I
Wnioski
Wykonane doświadczenie obarczone jest bardzo dużymi błędami
sięgającymi 30% spowodowane jest to prawdopodobnie wadliwą
konstrukcją izolacji termicznej badanego elementu, błędami przy
pomiarze temperatur (uszkodzone termopary, zanieczyszczone styki itp.)
niewątpliwie do tak dużych błędów przyczynił się brak czasu i
pomiar ostatni choć zbliżony do stanu stacjonarnego na pewno nim
jeszcze nie był. Do poprawnego wykonania ćwiczenia potrzebne są
wysokiej jakości czujniki temperatury z których można jednocześnie
we wszystkich punktach pomiarowych odczytać wskazania, a także
wysokiej jakości izolacja termiczna badanego elementu.
