Temat : Pomiar współczynnika przewodnictwa cieplnego metalu.

Sprawozdanie z ćwiczenia laboratoryjnego z fizyki

TEMAT : współczynnika przewodnictwa cieplnego metalu .

Romański Grzegorz

grupa data ocena podopis 1 11.12.96

Jeżeli ogrzewamy jakiekolwiek ciało w pewnym punkcie, to zawsze stwierdzimy po pewnym czasie ogrzanie sąsiednich punktów tego ciała lub też innych ciał znajdujących się w pobliżu. Dowodzi to na to, ze energia cieplna przenosi się z jednych punktów do drugich. Przenoszenie to odbywać się może trzema sposobami, a mianowicie przez:

unoszenie

promieniowanie

przewodnictwo.

Sposoby te odpowiadają przenoszeniu się ciepła wraz z materią, przenoszeniu się w postaci energii promienistej przez próżnię, bądź przez materię i wreszcie przenoszeniu się ciepła za pośrednictwem materii bez jej ruchu.

Przykładem przenoszenia się ciepła wraz z materią - unoszenie ciepła - może być płomień zwykłego palnika gazowego. Powietrze znajdujące się w bezpośredniej bliskości płomienia po ogrzaniu posiada mniejszą gęstość, niż powietrze otaczające, dzięki temu wytwarza się prąd ogrzewanego powietrza ku górze, przenoszący ze sobą energię cieplną.

Ciepło przenosić się może przez promieniowanie. Weźmy przykładowo za źródło energii cieplnej lampę łukową, a za przyrząd odbiorczy termos ( baterię termoelektryczną ) połączony z galwanometrem. Po zapaleniu lampy galwanometr wykazuje odchylenie wskazujące na ogrzanie się termosu. Jeżeli jednak termos przesuniemy nieco w bok, tak aby nie padały nań bezpośrednio płomienie wychodzące z lampy, okaże się, że nie ogrzewa się on wcale. Wynika z tego, że przenoszenie ciepła nie odbywa się w tym przypadku za pośrednictwem promieniowania. Energia cieplna lampy została zamieniona na energię promienistą. Energia promienista rozchodzi się od źródła promieniowania prostoliniowo. Promieniowanie nie jest więc przenoszeniem bezpośrednim energii cieplnej z miejsca na miejsce.

Rozpatrzmy teraz trzeci rodzaj przenoszenia się energii cieplnej wiążący się ściśle z tematem ćwiczenia.

Przewodnictwo ciepła polega na przekazywaniu energii cieplnej od jednych drobin ciała do drobin sąsiednich. Innymi słowy, w przewodnictwie cieplnym następuje przekazywanie energii kinetycznej bezładnego ruchu cieplnego od jednych drobin do drugich w skutek zderzeń.

Rozpatrzmy zjawisko przewodnictwa ciepła na możliwie najprostszym przykładzie. Wyobraźmy sobie pręt metalowy osłonięty izolatorem cieplnym. Jeden koniec pręta zanurzony jest w kąpieli o temp. 100^oC, a drugi w kąpieli zawierającej lód z wodą, a więc o temp. 0^oC. W ten sposób wytwarzamy stałą różnicę temperatur między końcami pręta. Wzdłuż pręta umieszczamy szereg temp. Pozwalających określić w każdej chwili temperatury odpowiednich punktów. Przypuśćmy, że początkowo cały pręt posiada temp. 0^oC; w pewnej chwili temp. Jednego końca podnosimy do 100^oC i rozpoczynamy obserwację. Już po upływie setnych części sekundy możemy zauważyć pewne podniesienie się temp. w pobliżu drugiego końca.

Pręt stanowi przewodnik ciepła, przez który płynie strumień ciepła zasadniczo taki sam przez każdy przekrój.

Tabela pomiarowa:

Lp	Δxi	d	1	2	3	4	5	śr	U	J	λ	Δλ
1	10	10	6.0	4.5	3.5	3.5	1.5	3.8	60	0.325	1960.1	408.36
2	10	10	8.5	5.5	5.0	4.0	1.0	4.8	60	0.325	1551.7	172.42
3	10	10	10.0	6.5	5.0	4.5	1.0	5.4	60	0.325	1379.3	25.08
4	10	10	5.0	11.0	5.0	5.0	1.5	5.5	60	0.325	1354.2	91.82
5	10	10	5.0	11.5	6.0	5.5	1.5	5.9	60	0.325	1262.4	41.39
6	10	10	10.0	7.5	5.5	5.5	2.5	6.1	60	0.325	1221.0	0

k - współczynnik izolacji pręta = 0.3

Błędy:

niepewność system pomiaru temp DT=0.5 ^oC

niepewność system pomiaru średnicy pręta Dd=0.0001 m

niepewność system pomiaru napięcia DU=0.3V+0.1V=0.4V

niepewność system pomiaru DJ=0.01A

Odchylenie standartowe średniej arytmetycznej dla pomiaru temp.

I

IV

VI

Odchylenie standartowe:

I

IV

VI

---