Füüsika praktikum nr. 27 (2)

Tallinna Tehnikaülikool Füüsikainstituut Üliõpilane: Teostatud: 02.10.2008
Õpperühm: Kaitstud:
Töö nr. 27 OT:
SOOJUSJUHTIVUS
Töö eesmärk: Halbade Töövahendid: Katseseade, ajamõõtja, nihik , soojusjuhtide katsekeha soojusjuhtivusteguri määramine
JOONIS
~ 220V
mV Teoreetilised alused Katse seisneb halva soojusjuhi (antud juhul paberi) soojusjuhtivusteguri määramises. Selleks asetatakse katsekeha kahe vasksilindri vahele, millest üks kuumutatakse 100-ni ja teine on toatemperatuuril. Seejärel ühendatakse katsekeha vasksilindritega ja mõõdetakse millivoltmeetrilt lugemid iga 15 sekundi tagant 13 korda. Saadud andmed kanda tabelisse ja seejärel äärata soojusjuhtivustegur järgmise valemi abil:
4 ln = 2
Kus ­ katsekeha soojusjuhtivustegur, - vase erisoojus , - vaskssilindri mass, - katsekeha paksus, ln = ln 1 - ln 13 , - silindri läbimõõt, = 13 - 1 .
2 Soojusjuhtivusteguri määramine = 39,8 = 0,160 ± 0,001 = 385 ± 0,5 = 0,18
Katse nr. t, s L , mV ln L 1 0 9,4 2,241 2 15 8,1 2,092 3 30 6,7 1,902 4 45 5,6 1,723 5 60 4,6 1,526 6 75 3,8 1,335 7 90 3,3 1,194 8 105 2,8 1,030 9 120 2,3 0,833 10 135 1,8 0,588 11 150 1,5 0,405 12 165 1,1 0,095 13 180 0,8 -0,223
GRAAFIK
ln L = f(t) 2,500
2,000
1,500 ln L 1,000 Linear (ln L) 0,500
0,000 0 50 100 150 200 -0,500
3 Arvutused Soojusjuhtivusteguri saame arvutada valemist :
4 ln = 2
Kus ­ katsekeha soojusjuhtivustegur, - vase erisoojus, - vaskssilindri mass, - katsekeha paksus, ln = ln 2 - ln 6 , - silindri läbimõõt, = 6 - 2 .
ln ln 2 - ln 6 = = 6 + 2
Katsekeha soojusjuhtivusteguri liit(laiend)määramatuse arvutamiseks kasutame valemit:
2 2 2 2 2 () = () + () + () + () + ()
4 4 4 8 4 = = = =- = 2 2 2 3 2 () = 0,001 () = 0,5
2 0,000004 2 () = 2 () + 2 () = , + ( ) = 2,0 + (0,95 0,000005)2 = 4,758 10-6 3 3
Kus ­ kruviku lubatud piirviga , ­ pool skaala jaotise selle osa väärtusest, mida hinnati.
2 0,00001 2 () = 2 () + 2 () = , + ( ) = 2,0 + (0,95 0,000025)2 = 7,077 10-4 3 3
Kus ­ nihiku lubatud piirviga, ­ pool skaala jaotise selle osa väärtusest, mida hinnati.
2 =1 - (2.134 -2.092)2 +(1.923-1.902)2 +(1.723 -1.723)2 +(1.526 -1.526 )2 +(1.314 -1.335)2 () = -2, = 3,2 = 4,250 10-2 (-2) 5(5-2)
Kus ­ kogumi punktide arv, ­ eksperimentaalse punkti ordinaat , - lähendusjoone punkti ordinaadid.
4 385 0,160 0,00018 0,757 = = 0,113 0,03982 60
2 2 2 4 385 0,00018 0,757 4 0,160 0,00018 0,757 4 385 0,160 0,757 () = 0,001 + 0,5 + 4.758 10 -6 + 0,03982 60 0,03982 60 0,03982 60 8 385 0,160 0,00018 0,757 2 4 385 0,160 0,00018 2 + - 3 7,077 10-4 + 2 4,250 10-2 = 0,0081 0,0398 60 0,0398 60
Soojusjuhtivustegur = 1,1 10-1 ± 8,1 10-3 , usaldatavusega 0,95.
4 Järeldus Materjali soojusisolatsioonivõimet väljendatakse soojusjuhtivusteguriga, mis on võrdne soojushulgaga ( Watt -sek), mis ühe sekundi jooksul läbib 1 paksust ja 1 2 suurust materjali kihti soojalt poolt külmale, säilitades seejuures eri poolte konstantse temperatuuri erinevuse 1 . Arvutuste tulemusena on katsekeha soojusjuhtivustegur = 1,1 10-1 ± 8,1 10-3 , usaldatavusega 0,95, mis on suhteliselt halb soojusjuht .
5