Вопросы для самопроверки

1. Сформулируйте цель лабораторной работы и поясните, как достигается поставленная цель?

Цель лабораторной работы: изучение стационарной теплопроводности.

Экспериментальное определение коэффициента теплопроводности

Существует стационарные и нестационарные методы экспериментального определения коэффициента теплопроводности. Одним из распространенных среди стационарных методов является – «метод трубы».

Для реализации метода трубы должны выполняться условия, тождественные стационарному процессу передачи теплоты теплопроводностью через цилиндрическую безграничную стенку (l >> d). При создании таких условий коэффициент теплопроводности исследуемого материала определяется согласно формуле (20):

 = . (23)

Отсюда следует, что для вычисления значения коэффициента теплопроводности необходимо создать стационарный тепловой поток, замерить его значение, а также значения температур на поверхностях цилиндрической стенки (трубы) и знать геометрические размеры исследуемого образца.

2. Что такое теплообмен? Приведите пример.

Самопроизвольный необратимый процесс передачи теплоты в пространстве с неоднородным распределением температуры называется теплообменом. Теория теплообмена или теплопередача – это наука, изучающая процессы и законы передачи теплоты. Перенос теплоты представляет собой процесс обмена внутренней энергией между рассматриваемыми элементами и системами тел. Теплообмен между телами возможен лишь при наличии разности температур между ними.

3. Какие существуют формы передачи теплоты?

Передача теплоты осуществляется различными способами. Различают три основных формы: теплопроводность, конвективный теплообмен и лучистый теплообмен.

4. Что такое теплопроводность? Приведите пример.

Теплопроводность – процесс передачи теплоты при непосредственном соприкосновении различных тел или отдельных частиц тела, имеющих разные температуры.

5. Что такое конвекция? Приведите пример.

Конвекция – процесс передачи теплоты при перемещении объемов жидкости или газа в пространстве из области с одной температурой в область с другой. При этом перенос энергии неразрывно связан с перемещением самой среды.

6. Что такое излучение? Приведите пример.

Тепловое излучение – это процесс передачи энергии путем электромагнитных волн. Теплообмен излучением представляет процесс последовательного превращения внутренней энергии одного тела в энергию излучения, распространения ее в пространстве и превращения энергии излучения во внутреннюю энергию другого тела.

7. Опишите механизмы передачи теплоты теплопроводностью в твердых телах, жидкостях и газах.

Теплопроводность представляет собой процесс передачи теплоты соприкасающимися, беспорядочно движущимися структурными частицами вещества (молекулами, атомами, электронами). Структурные частицы более нагретой части тела, обладающей большей энергией, соприкасаясь с окружающими частицами, передают им часть своей энергии. Как правило, теплопроводность в чистом виде возможна только в сплошных по структуре твердых телах.

Этот вид теплообмена наблюдается в любых термически неравновесных телах или системах тел. Механизм переноса энергии зависит от физического состояния тел.

В металлах перенос теплоты осуществляется путем движения (диффузии) свободных электронов; передача теплоты за счет упругих колебаний кристаллической решетки второстепенна.

В жидкостях, в твердых телах – диэлектриках перенос теплоты осуществляется путем непосредственной передачи теплового движения молекул и атомов соседним частицам вещества.

В газах перенос теплоты теплопроводностью происходит вследствие обмена энергией при соударении молекул, имеющих различную скорость теплового движения (путем диффузии молекул и атомов).