Лекции.Орг
 

Категории:


Нейроглия (или проще глия, глиальные клетки): Структурная и функциональная единица нервной ткани и он состоит из тела...


Агроценоз пшеничного поля: Рассмотрим агроценоз пшеничного поля. Его растительность составляют...


Расположение электрооборудования электропоезда ЭД4М

III. Методика измерений и расчетные формулы. В термодинамических неравновесных системах возникают особые необратимые процессы, называемые явлениями переноса



 

В термодинамических неравновесных системах возникают особые необратимые процессы, называемые явлениями переноса, в результате которых происходит пространственный перенос энергии, массы, импульса. Теплопроводность представляет собой перенос энергии: если в одной области газа кинетическая энергия молекул больше, чем в другой, то с течением времени вследствие постоянных столкновений молекул происходит выравнивание средних кинетических энергий молекул, т. е. выравнивание температуры газа по всему объему.

Распространение теплоты в газах происходит тремя способами: тепловым излучением (перенос энергии электромагнитными волнами), конвекцией (перенос энергии за счет перемещения слоев газа в пространстве из области с более высокой температурой в области с низкой температурой) и теплопроводностью.

Теплопроводность подчиняется закону Фурье (система отсчета выбрана так, что ось х ориентирована в направлении переноса):

,

где j – плотность теплового потока (энергия, переносимая в единицу времени через единичную площадку перпендикулярно оси х); λ – коэффициент теплопроводности; dT/dx – градиент температуры вдоль оси x; знак минус показывает, что при теплопроводности энергия переносится в направлении убывания температуры.

Для идеального газа коэффициент теплопроводности определяется по формуле:

,

где ρ – плотность газа; <ℓ> – средняя длина свободного пробега молекулы; <vT> – средняя скорость теплового движения молекул; cV – удельная теплоемкость газа при постоянном объеме.

Средняя скорость теплового движения молекул:

,

где М – молярная масса.

Рассмотрим два коаксиальных цилиндра, пространство между которыми заполнено газом. Если внутренний цилиндр нагревать, а температуру наружного цилиндра поддерживать постоянной, ниже температуры нагревателя, то в газе между цилиндрами возникает радиальный поток теплоты, направленный от внутреннего цилиндра к наружному. При этом температура слоев газа, прилегающих к стенкам цилиндров, равна температуре стенок. Выделим в газе цилиндрический слой радиусом r, толщиной dr и длиной L. По закону Фурье количество теплоты, которое проходит через этот слой за одну секунду, выражается формулой:

.

Отсюда:

.

Тогда:

,

где T1 и r1, T2 и r2 соответственно температуры поверхностей и радиусы внутреннего и наружного цилиндров.

Таким образом, процесс теплопроводности от нити к окружающей ее цилиндрической поверхности описывается уравнением:

, (1)

где λ – коэффициент теплопроводности; j – плотность теплового потока (мощность на единицу площади); D – внутренний диаметр трубки; d – диаметр нити, ℓ – длина нити; ΔT – разность температур нити и трубки.

В установке ФПТ-1-3 тепловой поток создается вольфрамовой нитью при нагревании постоянным током. Сопротивление нити при повышении температуры значительно изменяется, поэтому его измерение осуществляется сравнением падений напряжения на нити и на эталонном резисторе, включенном последовательно с нитью. Тепловой поток определяется по формуле:

, (2)

где I – сила тока в нити, Rн – сопротивление нити, Uн – падение напряжения на нити; Uр –падение напряжения на эталонном резисторе; Rp – сопротивление эталонного резистора (Rp= 41 Ом).

Разность температур нити и трубки:

,

где Тн – температура нити; Тт – температура трубки, равная температуре окружающего воздуха.

Температура трубки в процессе эксперимента принимается постоянной, т. к. поверхность обдувается с помощью вентилятора потоком воздуха. Температура нити тем выше, чем больше протекающий по ней ток.

Разность температур по результатам измерений падений напряжения можно определить с помощью выражения:

, (3)

где Uн– падение напряжение нити в нагретом состоянии; Uн0 – падение напряжения на нити при температуре окружающего воздуха (при рабочем токе не более 10 мА); Uр – падение напряжение на эталоном резисторе при нагретой нити; Uр0 – падение напряжения на эталонном резисторе при холодной нити; α – температурный коэффициент сопротивления; t – температура воздуха в градусах Цельсия.

 





Дата добавления: 2016-11-23; просмотров: 6485 | Нарушение авторских прав


Рекомендуемый контект:


Похожая информация:

  1. II. РАБОТА С ОБЪЕКТАМИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ И МЕТОДИКА ПОЛУЧЕНИЯ ОХРАННЫХ ДОКУМЕНТОВ НА НИХ
  2. III. Методика измерений и расчетные формулы
  3. III. Методика измерений и расчетные формулы.
  4. III. Методика измерений и расчетные формулы. Вязкость представляет собой пример так называемых явлений переноса
  5. III. Методика измерений и расчетные формулы. Диффузия – это явление самопроизвольного взаимного проникновения и перемешивания частиц двух соприкасающихся газов
  6. III. Методика измерений и расчетные формулы. Теплоемкостью тела называется величина, равная количеству теплоты dQ, которое нужно сообщить телу, чтобы повысить его температуру на единицу:
  7. V. 1.2. Методика развития скоростных способностей
  8. V. 2.2. Методика развития силовых способностей
  9. V. 3.2. Методика развития выносливости
  10. V. 4.2. Методика развития гибкости
  11. V. 5.2, Методика развития координационных способностей


Поиск на сайте:


© 2015-2019 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.002 с.