Порядок выполнения работы. 1. Подать напряжение питания тумблером СЕТЬ

 

1. Подать напряжение питания тумблером СЕТЬ.

2. Включить нагрев вольфрамовой проволоки тумблером НАГРЕВ.

3. Поворотом ручки потенциометра НАГРЕВ по ходу часовой стрелки выставить ток, близкий к максимальному. В 1-м опыте рекомендуется выставить ток нагрева 175…200 мА, что соответствует 35…40 делениям прибора М253 с зеркальной шкалой при верхнем пределе измерения 750 мА.

4. Дождаться стационарного теплообмена в блоке РЭ-3 лабораторной установки, который устанавливается в течение 10 мин.

5. После этого измерить и записать в протокол результатов измерений и расчетов (табл. 2) напряжение на вольфрамовой проволоке, протекающий через нее ток и температуру стеклянной трубки.

Для второго и последующих опытов повторно выставить напряжение питания, близкое к максимальному, и повторить выполнение пунктов
4-5. По окончании эксперимента выключить напряжение питания.

 

Таблица 2

Протокол результатов измерений и расчетов

№	Наименование и обозначение параметра	Размерн.	Числовые значения в опытах
№1	№ 2	№ 3	№ 4
	Напряжение на вольфрамовой проволоке, U	В
	Сила тока, протекающего через проволоку, I	А
	Температура воздуха, tв	°С
	Внутренний диаметр стеклянной трубки, D	м	0, 026
	Диаметр проволоки, d	м	5, 3·10-5
	Длина проволоки, ℓ	м	0, 402
	Температурный коэффициент сопротивления вольфрама, α	1/К	5, 1·10-3
	Эл. сопротивление проволоки при 20°С, R0	Ом
	Температура проволоки, tп	°С
	Полный тепловой поток, Q	Вт

 

Окончание табл. 2

	Коэффициент теплопроводности воздуха, λ	Вт/(м·К)
	Среднее значение λ	Вт/(м·К)
	Среднее значение tв	°С

Обработка результатов эксперимента

 

1. Температура вольфрамовой проволоки в нагретом состоянии

 

R_t = U / I = R₀ · (1 + α · t_п), Ом.

Следовательно,

 

t_п = [ U / (I· R₀ ) - 1 ] / α, °С.

 

2. Тепловой поток через цилиндрический слой воздуха в стеклянной трубке

Q = U · I, Вт.

 

3. Коэффициент теплопроводности воздуха определяется по формуле (3.1).

4. Затем вычисляется среднее арифметическое значение λ по результатам измерений в заданном преподавателем числе опытов.

5. Оформляется протокол, форма которого приведена в табл. 2.

 

Контрольные вопросы:

1. Записать выражение закона Фурье применительно к плоской
и цилиндрической стенкам.

2. Как в лабораторной установке достигается стационарный процесс теплопроводности от вольфрамовой проволоки к стеклянной трубке?

3. В каком диапазоне находятся коэффициенты теплопроводности металлов, жидкостей и газов?

4. В чем физический смысл градиента температуры?

 

Ключевые слова: теплопроводность, тепловой поток, градиент температуры, плоская и цилиндрическая стенки, коэффициент теплопроводности, стационарный процесс, нестационарный процесс, закон Фурье.