По дисциплине: Физика. Виртуальная физика.
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
Тема: Определение теплопроводности твердого тела(пластина).
Выполнил: студент гр. ГНГ-16-1 _______________ / Махортов Р.О./
(подпись) (Ф.И.О.)
Проверил: ассистент кафедры ОТФ _______________ / Водкайло Е. Г./
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
2016г.
Цель работы определить коэффициент теплопроводности твёрдых тел методом сравнения с теплопроводностью эталонного материала.
Краткое теоретическое содержание:
1.Явление изучаемое в работе: теплопроводность.
2.Основные определения:
1) Теплопроводность — способность материальных тел к переносу энергии (теплообмену) от более нагретых частей тела к менее нагретым частям тела, осуществляемому хаотически движущимися частицами тела (атомами, молекулами, электронами).
2) Температура — физическая величина, характеризующая термодинамическую систему и количественно выражающая интуитивное понятие о различной степени нагретости тел.
3) Количество теплоты — энергия, которую получает или теряет тело в результате теплообмена.
4) Теплообмен — необратимый процесс передачи теплоты от более нагретых тел к менее нагретым.
5) Энергия — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения материи и мерой перехода движения материи из одних форм в другие.
Схема установки:
1 - нагреватель, 2,3 – пластины, 4 – холодильник, 5 – стенки, 6 – блок питания, 7 – пульт термостата, 8,9,10 – термопары, 11,12,13 – табло термопар.
Законы и соотношения, используемые при выводе расчетной формулы:
Закон теплопроводности Фурье: Теория теплопроводности рассматривает тело как непрерывную среду. Согласно основному закону теплопроводности - закону Фурье - вектор плотности теплового потока, передаваемого теплопроводностью, пропорционален вектору градиента температуры: 
, где 
- вектор плотности теплового потока 
, 
- коэффициент теплопроводности, 
, а Т-температура 
Он характеризует способность вещества, из которого состоит рассматриваемое тело, проводить теплоту. Знак «-» указывает на противоположное направление вектора теплового потока и вектора градиента
Для коэффицентов теплопроводности справедливо следующее отношение:
, где χ1 – коэффициент теплопроводности эталонной пластины 
, d1 – толщина эталонной пластины [м], d2 – толщина исследуемой пластины [м], ΔТ1 – перепад температур на эталонной пластине [К], ΔТ2 – перепад температур на исследуемой пластине [К]
Основные расчетные формулы:
, [1]
где χ1 – коэффициент теплопроводности эталонной пластины , d1 – толщина эталонной пластины [м], d2 – толщина исследуемой пластины [м], ΔТ1 – перепад температур на эталонной пластине [К], ΔТ2 – перепад температур на исследуемой пластине [К].
ΔТ1 = Т1 - Т2 [2]
где Т1 – температура на 1 термопаре, Т2 – температура на 2 термопаре.
ΔТ2 = Т2 – Т3 [3]
где Т2 – температура на 2 термопаре, Т3 – температура на 3 термопаре.
Погрешности прямых измерений:
1. 
Т=0,01 
2. I=0,01 А
3. U=1 В
4. d= 0,0005 м
Абсолютная погрешность косвенных измерений:
Результаты измерений:
Таблица №1.
| Физ.величина | U | 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
|
| Ед.измерения №измерения | В | С | С | С | К | К | 
|
|
| 20,10 | 20,03 | 20,00 | 0,07 | 0,03 | 186,044 | 237,123 | ||
| 20,42 | 20,10 | 20,00 | 0,32 | 0,10 | 255,146 | |||
| 21,67 | 20,40 | 20,00 | 1,27 | 0,40 | 253,153 | |||
| 26,70 | 21,60 | 20,00 | 5,10 | 1,60 | 254,150 |
Примеры вычислений:
А) Коэффицента теплопроводности в 1 опыте:
Б) Среднего значения коэффицента теплопроводности:
В) Абсолютной погрешности косвенных измерений:
Окончательный результат:
Вывод: в ходе лабораторной работы был определен коэффицент теплопроводности алюминия, благодаря сравнению с коэффицентом теплопроводности эталонной пластины железа. Он оказался равен 
В справочниках это значение равно 219 
.
Сравнительная оценка результата:
; где, -табличное значение коэффицента теплопроводности алюминия. Значит, способом, который мы применили в данной лабораторной работе можно определить коэффицент теплопроводности вещества, но с отклонением в 8,3%. Это, вероятнее всего, вызвано различными погрешностями и частыми округлениями чисел.
