2.7. Обработка результатов эксперимента

Средняя арифметическая температура нагреваемой поверхности

t_н = ( t₂ + t₃ )/2 ,С ,

где t₂, t₃ – температуры нагреваемой поверхности образца. Температура охлаждаемой поверхности t_х принимается равной t₆ .

Тепловой поток через исследуемый образец

Q = U  I / 2 , Вт .

Тепловые потери в окружающую среду принимаются равными 15% теплового потока Q.

Коэффициент формы образца

δ

φ = –––––––, 1/м .

π ·d²/4

Рис. 3. Рабочий элемент установки для измерения коэффициента теплопроводности методом плоского слоя:

1 – образцы из фторопласта; 2 – электрический нагревательный элемент; 3 – холодильники; 4 – боковая теплоизоляция; 5 – выключатель питания; 6 – вольтметр; 7 – амперметр; 8 – переключатель термопар; 9 – измерительный прибор ТРМ1; 10 – регулирующий вентиль; 11 – запорный вентиль

Таблица 1

Протокол результатов измерений и расчетов

№	Наименование параметра	Обозн.	Размерн.	Значения параметров в опытах
				№ 1	№ 2	№ 3	№ 4	№ 5
1	Диаметр образца	d	м	0,14
2	Толщина образца		м	0,005
3	Сила тока	I	А	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5
4	Напряжение	U	В
5	Температура	t2	C
6	Температура	t3	C
7	Средняя температура нагреваемой поверхности	tн	C
8	Температура охлаждаемой поверхности	tх = t6	C
9	Средняя температура образца	tср	C
10	Тепловой поток	Q	Вт
11	Поправка на теплопотери	Qп	Вт
12	Коэффициент формы		м-1
13	Коэффициент теплопроводности	λ	Вт/ (мК)
14	Ср. коэффициент теплопроводности	λср	Вт/ (мК)

Коэффициент теплопроводности исследуемого образца

(U·I – Q_п) ·φ

λ = –––––––––– , Вт/(мК) .

t_н – t_х

По результатам эксперимента определяется среднее значение коэффициента теплопроводности λ в заданном интервале температур.

Контрольные вопросы

1. Записать выражение закона Фурье в общем виде.

2. Возможен ли перенос теплоты теплопроводностью без разности температур в отдельных точках тела?

3. Возможен ли перенос теплоты теплопроводностью в вакууме?

4. Почему изотермические поверхности не могут пересекаться?

5. Что понимают под градиентом температуры?

6. В чем состоит физический смысл коэффициента теплопроводности?

7. В чем разница изменений температуры в плоской и цилиндрической стенках?

Ключевые слова: теплопроводность, тепловой поток, градиент температуры, плоская и цилиндрическая стенки, коэффициент теплопроводности.