ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.03.2024
Просмотров: 177
Скачиваний: 0
8.За формулою (2.2.16) при середньому значенні радіуса обчислити значення коефіцієнта в’язкості досліджуваної води за даними вимірювань часу руху для кожної кульки окремо. Знайти середнє значення коефіцієнта в’язкості. Оцінити середнє значення абсолютної та відносної похибки коефіцієнта в’язкості.
9.За формулою (2.2.17) обчислити для середніх значень часу руху кульки уточнене значення в’язкості та порівняти його із значенням, отриманим за формулою (2.2.16).
|
|
|
|
|
Таблиця 2.2.1 |
|
к= |
кг/м3 |
р= |
кг/м3 |
Т= |
К |
|
№ |
d=2r, |
|
|
η, |
Δη, |
, |
L, м |
t, c |
% |
||||
|
м |
|
|
Па∙с |
Па∙с |
|
|
|
|
|
|
|
|
І. |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24 |
|
|
|
|
|
|
25 |
|
|
|
|
|
|
С.зн. |
|
|
|
|
|
|
Контрольні запитання
1.Явища переносу в газах: теплопровідність, в'язкість, дифузія. Закони Фіка, Ньютона для в’язкого тертя та Фур'є для явищ переносу. Фізична суть коефіцієнтів переносу, зв'язок між ними
2.Коефіцієнти явищ переносу і їх фізичний зміст та одиниці вимірювання.
3.Зв’язки між коефіцієнтами дифузії, в’язкості і теплопровідності.
4.Градієнт та його фізичний зміст.
5.Експериментальні методи визначення коефіцієнта в’язкості.
6.Сила Архімеда.
7.З’ясувати основні джерела похибки у даній лабораторній роботі.
20
Загальні теоретичні відомості по визначенню коефіцієнта теплопровідності твердих тіл до лабораторних робіт 2.3, 2.4
Більшість фізичних явищ у природі і техніці, як правило, супроводжується зміною температури тіл у просторі та часі. Тому температура тіла є функцією координат х, у, z i часу t:
T f( x,y,z,t ).
Сукупність миттєвих значень температур в усіх точках простору або тіла,
що |
розглядається, |
називають |
||
температурним |
полем. |
Графічно |
||
температурне |
поле |
зображають |
||
ізотермічними |
поверхнями, |
які |
є |
|
геометричним місцем точок з однаковими температурами. Лінії перетину ізотермічних поверхонь з будь–якою площиною (рис. 2.3.1) будуть ізотермами в околі цієї площини з температурами
(2.3.1)
grad T
Т+2 Т
Т+ Т
Т
|
Т- Т |
|
Т-2 Т |
q |
|
Рис. 2.3.1
t,t t,t 2 t,...,t n t, |
n 0,1,2,3,.... |
T |
|
Якщо порівняти відношення різниці температур |
між |
||
ізотермами до відстані між ними в напрямку її нормалі |
n iз від- |
||
ношенням до відстаней r |
у інших напрямках, то очевидно, |
що |
|
найбільший перепад температури на одиницю довжини буде спостерігатися у напрямку нормалі (рис.
2.3.2): r
Т+ Т
|
T |
|
T |
. |
(2.3.2) |
r |
|
|
|
|
|
||||
|
n |
|
ri |
|
|
||
|
|
|
n |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Зміна температури |
у просторі |
|
|
||||
характеризується |
|
|
|
градієнтом |
|
Т |
|
температури grad T. Він визначається як |
о |
|
|||||
Рис. 2.3.2 |
|
||||||
вектор, спрямований по нормалі до |
|
||||||
|
|
||||||
ізотермічної поверхні в напрямі збільшення температури і чисельно |
|
||||||
дорівнює: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21 |
|
|
gradT |
|
T |
n. |
|
|
|
(2.3.3) |
||
|
n |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
З математичного аналізу відомо, що |
|
|
|
||||||
|
T |
|
|
T |
|
T |
|
||
grad T |
|
i |
|
j |
k . |
(2.3.4) |
|||
x |
|
|
y |
z |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
Отже, градієнт температури – це вектор, який вказує напрямок найшвидшого зростання температури. Для одновимірного випадку маємо:
|
dT |
|
(2.3.5) |
grad T |
|
i |
|
|
dx
Зміна температури тіл відбувається при теплообміні між ними. У термодинаміці під теплообміном або теплопередачею розуміють процес передачі певної кількості теплоти між частинами тіла або тілами з різними температурами. Кількісною характеристикою цього процесу є кількість теплоти. При теплообміні виконується закон збереження кількості теплоти:
Q1 Q2 . |
(2.3.6) |
де Q1 – теплота, яку перше тіло віддає другому,Q2 -Q1 – теплота, |
|
яку друге тіло отримує від першого. |
|
Якщо C1 ,C2 ,m1 ,T1 ,T2 – відповідно питомі |
теплоємності |
маси та початкові температури тіл, між якими відбувається процес теплообміну, то:
Q1 |
C1m1(T1 T ), |
(2.3.7) |
Q2 |
C2m2(T T2 ), |
(2.3.8) |
де T – кінцева температура тіл. |
|
|
Із рівнянь (2.3.6), (2.3.7), (2.3.8) маємо: |
|
|
C1m1(T1 T ) C2m2(T T2 ). |
(2.3.9) |
|
Рівняння(2.3.9)називаютьрівняннямтепловогобалансу.Якщов процесітеплообмінузмінюєтьсяагрегатнийстанречовиниабодіють внутрішніджерелатеплоти,тоурівняннітепловогобалансунеобхідно врахуватитеплоту,якапоглинаєтьсяабовиділяєтьсявцихпроцесах.
Тепловий потік – це вектор, який вказує напрямок переносу теплоти і чисельно дорівнює кількості теплоти, перенесеної за одиницю часу від гарячої частини тіла до холодної. Його модуль дорівнює:
22
q |
Q |
(2.3.10) |
|
|
|||
|
|
Векторна фізична величина, яка чисельно дорівнює кількості теплоти, що переноситься через одиницю площі в нормальному напрямку за одиницю часу, називається густиною теплового потоку. Модуль густини теплового потоку дорівнює:
jq |
|
Q |
|
q |
(2.3.11) |
|
S |
S |
|||||
|
|
|
|
Розрізняють три типи теплопередачі: конвективний теплообмін, теплове випромінювання та теплопровідність.
Конвективний теплообмін – передача енергії потоком рідини чи газу внаслідок різних густин їх шарів. Передача теплоти при цьому здійснюється за рахунок переміщення та змішування гарячих і холодних шарів рідини або газу. Тепловіддача конвекцією – дуже складний процес, який залежить від багатьох факторів: природи виникнення і режиму руху, швидкості руху , фізичних і хімічних властивостей середовища – густини , в'язкості , теплоємності
C , форми поверхні , її геометричних розмірів 1, 2 , 3 , темпе-
ратури Tc поверхні стінки, температури газу (рідини) T . Кількість
теплоти, що передається при конвективному теплообміні, є функцією таких основних параметрів:
Q f( , Tc, T, , n, C, , 1, 2, 3) |
(2.3.12) |
Інтенсивність конвективного теплообміну в основному залежить від товщини пограничного шару рідини біля стінки і від температурного градієнта в ньому. Визначити взаємозв'язок між цими параметрами дуже важко. Тому в основу практичних розрахунків тепловіддачі покладено формулу Ньютона-Ріхмана:
Q S(Tc Tг ) , |
(2.3.13) |
де – коефіцієнт конвективної тепловіддачі (він показує потужність теплового потоку, який проходить крізь 1 м2 поверхні при різниці температур між стінкою та рідиною 1К) – його розмірність (Вт/м2 К), – проміжок часу.
Вивчення процесу теплопередачі при конвекції зводиться до визначення коефіцієнта теплообміну , який досить ускладнюється, оскільки залежить від багатьох параметрів. Ця залежність встановлюється експериментально, при моделюванні цих процесів.
23