Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Вывод рабочих формул и описание установки



 

Прибор для определения теплопроводности воздуха представляет собой стеклянный цилиндр, вдоль оси которого натянута тонкая никелевая нить. Нить нагревается электрическим током. Стенки цилиндра находятся при комнатной температуре. Между нитью в стенками возникает процесс переноса тепла. Он происходит зa счёт теплопроводности воздуха, связанной с тепловым движением молекул.

После того как устанавливается стационарный режим, тепловой поток становится равен джоулеву теплу, выделяемому в нити.

Для нахождения связи величины теплового потока с разностью температур между нитью и цилиндром следует вспомнить закон теплопроводности Фурье

, (1)

где - координата, вдоль которой проходит поток, - температура, - коэффициент теплопроводности, - площадь, через которую проходит поток (выбирается в плоскости, перпендикулярной тепловому потоку.

Окружим нить мысленной цилиндрической оболочкой радиусом (рис.1). Тогда поток тепла проходит через площадь ,

где - длина цилиндра. Подставим это значение в

формулу (1) ; .

Переменные разделяются

,

и, интегрируя, найдём

.

Здесь – радиус цилиндра, - радиус нити, и - температуры цилиндра и нити.

Последнее уравнение удобно переписать в следующем виде

, (2)

где

, .

 

Для нахождения величины воспользуемся известной зависимостью сопротивления металла от температуры

 

, (3)

 

где - сопротивление при температуре , - сопротивление при , - температурный коэффициент сопротивления.

Записав уравнение (3) для нити при комнатной температуре и произвольной температуре и, исключая из этих равенств ,

найдём

. (4)

Величина сопротивления нити измеряется с помощью мостовой схемы.

Полная электрическая схема установки приведена на рис. 2. Ток в схеме задаётся источником постоянного тока (ИПТ). Он служит как для нагрева нити, так и для питания моста. Величина тока измеряется с помощью миллиамперметра и может регулироваться.

Резистор служит для ограничения величины тока в цепи.

В мостовой схеме сопротивления и равны друг другу, поэтому ток через гальванометр будет равен нулю в том случае, когда сопротивление магазина будет равно сопротивлению нити.

Величины сопротивлений и выбраны равными сопротивлению нити при комнатной температуре , так что полные сопротивления плеч моста и (Rнити+Ru) при уравновешенном мосте одинаковы, и ток через нить равен половине тока ИПТ. Тогда тепловой поток, создаваемый нагретой нитью, может быть найден как

, (5)

где - ток ИПТ. Определив и по формулам (5) и (4), найдём величину коэффициента теплопроводности из уравнения (2).

 




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.