ОТЧЕТ
по лабораторной работе № 17
Определение теплопроводности газов методом нагретой нити.
Выполнила студентка группы НГ-10-1 Еманакова А.А
Дата выполнения 25.03.2011
Оценка ______________________
Проверил: Левин К.Л
Санкт-Петербург
Цель работы: определить коэффициент теплопроводности воздуха при атмосферном давлении и разных температурах по теплоотдаче нагреваемой током нити в цилиндрическом сосуде.
Краткое теоретическое содержание.
В работе используются: вертикальная трубка с двойными стенками с натянутой внутри проволокой; магазин сопротивлений; эталонное сопротивление 10 Ом и нагрузочное сопротивление; гальванометр; источник питания; термостат.
При отсутствии конвекции процесс переноса тепла замедляется, но не прекращается. Он происходит благодаря теплопроводности газа, связанной с тепловым движением молекул. Выравнивание температуры получается при этом из-за непрерывного перемешивания "горячих" и "холодных" молекул, происходящего в процессе их теплового движения и не сопровождающегося макроскопическими перемещениями газа. В данной работе исследуется этот случай.
Для цилиндрически симметричной установки, в которой поток тепла направлен к стенкам цилиндра от нити, расположенной по его оси, справедлива формула:
[1]
Уравнение [1] может служить для определения коэффициента теплопроводности c. При этом нужно знать радиусы нити r, цилиндра r ц, длину цилиндра L, поток тепла Q и разность температур газа у поверхностей нити и цилиндра T r – T ц.
Нить цилиндра нагревается электрическим током. После того как устанавливается стационарный режим, тепловой поток Q становится равен Джоулевому теплу, выделяемому в нити, которое тепло легко рассчитать, зная сопротивление нити и силу протекающего по ней тока.
Экспериментальная установка.
Проволока 1 натянута между упорами 3-4 внутри трубки 2. Трубка имеет двойные стенки, между которыми циркулирует вода с заданной температурой. Температура стенок трубки поддерживается термостатом 10, который управляется с пульта 12. Нить нагревается электрическим током, ее температура определяется по изменению электрического сопротивления. Нить 1 включена в схему измерительного моста Уитстона, состоящего из магазина сопротивлений 8, гальванометра 9, нагрузочного 7 и эталонного сопротивлений 6. Параметры моста подобраны таким образом, что при балансе моста сопротивление магазина сопротивлений в 10 раз больше сопротивления нити. Вся схема подключена к источнику питания Е, параметры которого задаются с пульта 11.
Технические характеристики установки:
- диаметр проволоки (1) 0,1 мм;
- внутренний диаметр трубки (5) 8 мм;
- длина проволоки (1) 0,5 м;
- материал проволоки вольфрам;
- коэффициент температурного сопротивления 
- величина 
3,5 Ом;
- величина 
35 Ом.
Основная рабочая формула.
, где:
-коэффициент тепловодности,
r - радиус нити,
R -радиус цилиндра,
L - длина цилиндра,
Q - поток тепла,
- разность температур газа у поверхностей нити и цилиндра.
Таблица результатов измерений.
| Физ.величина | 
| U | J | R |
| Ед. измерения Номер опыта | K | B | A | Ом |
| 0,64 | 51,5 | |||
| 0,72 | 56,3 | |||
| 0,8 | 61,4 | |||
| 0,87 | 66,7 | |||
| 0,92 | 72,1 |
график зависимости 
.
| J^2 | R |
| 0,4096 | 51,5 |
| 0,5184 | 56,3 |
| 0,64 | 61,4 |
| 0,7569 | 66,7 |
| 0,8464 | 72,1 |
Таблица определения коэффициента теплопроводности.
| Физ.вел |
| U | J | R | Q | 
| 
| λ |
| Ед.изм. Номер оптыта | K | B | A | Ом | Вт | К | К | Вт/м*К |
| 0,29 | 40,6 | 2,82 | 8358,21 | 4315,60 | 
| |||
| 0,53 | 47,6 | 11,05 | 9899,95 | 5106,47 | 
| |||
| 0,71 | 58,0 | 24,16 | 12180,82 | 6256,91 | 
| |||
| 0,84 | 69,0 | 40,23 | 14592,13 | 7472,56 | 
|
Вычисления и результаты.
1. 
2. 
3. 
4. 
1. 
2. 
3. 
4. 
График зависимости 
| Tср | λ |
| 4315,6 | 0,0004 |
| 5106,47 | 0,00132 |
| 6256,91 | 0,002337 |
| 7472,56 | 0,003239 |
Погрешность прямых измерений.
Погрешность косвенных измерений.
Вывод: В ходе лабораторной работы был определен коэффициент теплопроводности воздуха при атмосферном давлении и разных температурах по теплоотдаче нагреваемой током нити в цилиндрическом сосуде.
