ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИМИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИфедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»Кафедра общей и технической физикиОТЧЁТпо лабораторной работе №17По дисциплине ФИЗИКА (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану) Тема: Определение коэффициента теплопроводности газаметодом нагретой нити Выполнил: студент гр. ГРП-22 Мурин В.Д.(подпись) (Ф.И.О.) Проверил: (должность) (подпись) (Ф.И.О.)Санкт-Петербург2023 годЦель работы: определить коэффициент теплопроводности воздуха методом нагретой нити при атмосферном давлении и различных температурах поверхности вертикальной цилиндрической трубки.Краткое теоретическое содержаниеЯвление, изучаемое в работе: явление переноса энергии между молекулами газов (явление теплопроводности)Определения (основных физических понятий, процессов, объектов и величин):

1. 
   Поток любой физической величины — это её количество, переносимое в единицу времени через воображаемую поверхность, перпендикулярно направлению переноса.
   
2. 
   Плотностью потокафизической величины называется ее количество, переносимое в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярно направлению переноса.
   
3. 
   Теплопроводность – это процесс передачи теплоты от более нагретого слоя газа к менее нагретому, за счет хаотичного теплового движения молекул.
   
4. 
   Поток тепла - количество теплоты, проходящее в единицу времени через произвольную изотермическую поверхность.
   
5. 
   Градиент температуры – характеристика, показывающая направление наискорейшего возрастания температуры в зависимости от направления среды.
   
6. 
   Коэффициент теплопроводности - физическая величина, характеризующая и численно равная плотности потока энергии при градиенте температуры равном единице.
   

---

Законы и соотношения (использованные при выводе расчетной формулы):

1. 
   Закон Фурье:
   

Выравнивание температуры в системе сопровождается потоком тепла, плотность которого пропорциональна градиенту температуры в данной точке. grad Tгде q  тепловой поток, Дж; - коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙К); grad T - градиент температуры

2. 
   Закон Джоуля-Ленца:
   

Количество тепла, выделяемого в проводнике, прямо пропорционально квадратусилы тока, сопротивлению проводника и времени его прохождения:где Q – количество тепла, выделяемого в проводнике, Дж; I – сила тока в проводнике, А; R – сопротивление проводника, Ом; U – напряжение, приложенное к проводнику, В; t – время прохождения тока в проводнике, с;Схема установкиСхема: 1) Нить2) Трубка3) Упоры4) Упоры5) Трубка6) Измерительный мост Уинстона7) Пульт управленияа) Эталонный резисторб) Нагревательный резисторв) Магазин резисторовг) Гальванометр8) Термостат Основные расчётные формулы:1) Коэффициент теплопроводности: где - коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙К); Q- поток тепла, Дж; l- длина цилиндра, м; T_r- температура газа у поверхности проволоки, К; T_R- температура газа у поверхности цилиндра, К; r_R- радиус цилиндра, м; r_r- радиус проволоки, м. 2) Поток тепла:

---

где Q- поток тепла, переносимый воздухом с проволоки, Дж; I- сила тока в проводнике, А; R- сопротивление проводника, Ом.3) Температура газа у поверхности проволоки: где Т_r- температура газа у поверхности нити, К; T_окр- температура окружающей среды, К; R - сопротивление проволоки, Ом; R₀ – сопротивление проволоки при комнатной температуре, Ом;  - коэффициент температурного сопротивления, Ом/град.4) Среднеарифметическая температура где T_ср  среднеарифметическая температура, К; T_r  температура газа у поверхности нити, K; T_R  температура газа у поверхности цилиндра, K.5) Зависимость электрического сопротивления от температурыгде R - сопротивление проволоки, Ом; R₀ – сопротивление проволоки при комнатной температуре, Ом;  - коэффициент температурного сопротивления, ; Δt - разность температур газа у поверхностей проволоки T_r и цилиндра T_R. Формулы погрешностей косвенных измерений:Таблица №1. Результаты измерений и вычислений

Физ. величина	ТR	U	I	R
Ед. измерения Номер опыта	К	В	А	Ом
1	293	1	0,15	3,885
2	293	2	0,29	4,06
3	293	3	0,42	4,35
4	293	4	0,54	4,72
5	293	5	0,64	5,15

---

Табл.1.Результаты измерений и вычисленийТаблица №2. Определение коэффициента теплопроводностиТабл.2 Определение коэффициента теплопроводностиИсходные данные:диаметр проволоки 0,1*10^-3 м;внутренний диаметр цилиндра 8 *10^-3 м;длина проволоки 0,5 м;материал проволоки вольфрам;коэффициент температурного сопротивления Погрешности прямых измерений:∆U = 1 В, ∆I = 0,01 A, ∆R = 0,01 Ом, ∆T_R = ∆T_r= 0,1К, Примеры вычисления:

1. 
   Поток тепла, переносимый воздухом
   

Q=3,38*(10/11*0,15)²=0,07 Дж

2. 
   Температура газа у поверхности нити
   

T_r=293+(3,88-3,79)/ (3,79*4,6*10^-3) =298К

3. 
   Среднеарифметическая температура
   

T_cp= (293+298)/2=296К

4. 
   Коэффициент теплопроводности
   

5. 
   Погрешность косвенных измерений
   

Окончательный результат:Графический материалГрафик зависимости Из графика находим значение R_o равное примерно 3,79 Ом._{График зависимости}

---

ВыводВ ходе лабораторной работы был определен коэффициент теплопроводности воздуха при атмосферном давлении и разных температурах по теплоотдаче, нагреваемой током нити в цилиндрическом сосуде, равный = (190±30) *10^-4 Вт/(м*К). Это связано с тем, что при увеличении потока тепла и температуры газа у поверхности проволоки, коэффициент теплопроводности увеличивается. Относительная погрешность составила ɛ = 30/190 *100% = 15%. Расхождение теоретических и экспериментальных значений: Из-за неточности приборов экспериментально полученное значение отличается от теоретического на 17%.

---

Смотрите также файлы

• Тема Аппаратное обеспечение иттехнологий.pdf

• Правила допуска к написанию итоговой работы.doc

• Наше сердце.docx

• Блім 4а органикалы химияа кіріспе.docx

• Приказ от 20 г.0107 План проведения мероприятий, посвященных празднованию Дня победы, запланированных гбоу нао сш с. Несь.docx