Теория метода измерений и описание установки. В настоящей работе определение коэффициента теплопроводности осуществляется калориметрическим методом

В настоящей работе определение коэффициента теплопроводности осуществляется калориметрическим методом. Передача тепла происходит металлическим стержнем , концы которого помещены в калориметре с водой взятой при температурах и . Формула (1) перепишется так:

(3)

где – длина стержня; – его площадь поперечного сечения; – время наблюдения перехода тепла.

Тогда коэффициент теплопроводности стержня будет

(4)

Из формулы (4) видно, что для измерения коэффициента теплопроводности необходимо на опыте определить количество переданного тепла и время , в течение которого эта передача происходила. Количество теплоты можно определить, воспользовавшись калориметрической формулой

(5)

где – масса воды в сосуде ; - удельная теплопроводность воды равная ; - масса сосуда ; – удельная теплоемкость сосуда ; – изменение температуры воды в сосуде при поступлении в него через стержень количества тепла . Так как температура в процессе наблюдения изменяется от до , то в формуле (4) характеризующей перенос тепла при стационарном состоянии, мы подставляем среднее значение температуры сосуда . . Время измеряется секундомером. В предлагаемой работе заданными являются , и написаны на приборе. Из выражения (4) и (5) получим расчетную формулу коэффициента теплопроводности стержня:

(6)

Порядок выполнения работы

1. Сосуд заполнить водой примерно наполовину, а сосуд

заполните полностью из водопровода.

2. В сосуде с помощью электрической плитки ( или

электрического кипятильника) довести воду до кипения и поддерживать это состояние в течение всей работы. Через 5-6- мин после начала кипения воды в сосуде начать наблюдение за тем, равномерно ли идет нагревание воды в калориметре . Для этого нужно слить воду из калориметра налить свежую из водопровода, вставить термометр и в течении 3-5 мин. наблюдать повышение температуры воды в калориметре. Эту операцию надо повторить три раза. Если все три раза температура повышается примерно одинаково, то стационарность теплового потока можно считать достигнутой.

3. Быстро залить в освобожденный калориметр заранее

подготовленные 150-200 г воды, взятой при температуре она на 4-5 С ниже комнатной, и пустить секундомер ( воду надо помешивать).

4. Наблюдение прекратить, когда температура воды в калориметре

сделается на выше комнатной. Остановить секундомер и записать конечную температуру .

5. Температуру кипения воды определить из таблицы. “Зависимость температуры кипения воды от давления” при атмосферном давлении, отсчитанном по барометру.

6. Опыт повторить три раза

7. Вычислить коэффициент теплопроводности стержня по формуле(6)

Вычислить погрешность измерений по формуле :

Вычислить по известной

8. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу:

№   п/п

Ср

9. Погрешности заданных величин S,C,l не учтены.

10. Окончательный результат измерений записать в виде и сделать анализ результата.

Контрольные вопросы

1. Как осуществляется теплоперенос в металлах?

2. Дайте определение коэффициенту теплопроводности.

3. Как объясняет теплопроводность металлов молекулярно - кинетическая теория газов?

Лабораторная работа 4