Wyznaczenie współczynnika przewodnictwa cieplnego metali

Informacje do doświadczenia

• Numer stanowiska w pracowni: 127 (sala 217).
• Doświadczenie wykonać na podstawie opisu zawartego w skrypcie [1].
• Odległość pomiedzy punktami pomiaru temperatury: (50 ± 2) mm.
• W przypadku podłączenia szeregowo grzejników do źródła napięcia, wartość napięcia na każdym z grzejników jest równa połowie napięcia źródła. Natomiast przez oba grzejniki przepływa taki sam prąd.
• Sprawność grzejników: pręta aluminiowego (0,53 ± 0,02), pręta mosiężnego (0,29 ± 0,02).
• Zasilanie grzejników: (45 ÷ 75) V, 50 Hz.

Przebieg doświadczenia

1. Wyznaczyć średnicę każdego pręta.
2. Do naczynia wlać wodę z lodem.
3. Uruchomić grzejnik.
4. Po ustaleniu się temperatury grzejnika mierzyć temperaturę w kolejnych punktach pręta (t_x). Do wyboru mierzonego punktu wykorzystuje się przełącznik.
5. Przepływ ciepła uznaje się za ustalony, jeżeli w odstępach pięciominutowych uzyskuje się wartości pomiaru w każdym z punktów pomiarowych bliskie poprzednio zmierzonym. Do dalszych obliczeń należy wykorzystać tylko wartości temperatury uzyskane w ostatnim pomiarze.
6. W stanie ustalonym zmierzyć prąd (I) oraz napięcie (U) na obu grzejnikach.
7. Pomiary powtórzyć dla dwóch różnych wartości napięcia grzejnika.

Opracowanie wyników

1. Określić prąd (I) i napięcie (U) na każdym z grzejników.
2. Sporządzić wykres temperatury w pręcie od odległości, przyjmując za początek układu położenie pierwszego punktu pomiarowego.
3. Wyznaczyć współczynnik nachylenia uzyskanego wykresu. Obliczyć jego niepewność.
4. Obliczyć współczynniki przewodnictwa cieplnego (λ) dla poszczególnych pomiarów.
5. Wyznaczyć średnie współczynniki przewodnictwa cieplnego dla aluminium i mosiądzu oraz ich niepewności.
6. Przedstawić ostateczne wyniki doświadczenia (odpowiednio zaokrąglone) oraz porównać je do wartości tablicowych.
7. Zapisać wnioski.