Û¥-1@-€.µ¬[,%¦æ¦ææ¦æ¦æ¦æ¦æ¦ô¦È¼§¼§¼§¼§È§:¨^¼§`¨Jª¨v ¬6¬6¬6¬6¬6¬6¬6¬8¬8¬8¬8¬8¬8¬V¬4Š¬+V¬æ¦V¬V¬»Ä PROWADZ¥CY: Dr Henryk Pykacz INSTYTUT FIZYKI POLITECHNIKI WROC£AWSKIEJ LABORATORIUM Z FIZYKI WYKONAWCY : SPR. EDYTA BUCZYÑSKA GRUPA : 0 ROK AK. 1 SEMESTR : 2 (EWA JAGIELSKA) WYKONANO : 11.04.1995 ODDANO : 25.04.1995 OCENA : NR ÆWICZ. 26 TEMAT : POMIAR PRZEWODNOSCI CIEPLNEJ IZOLATORÓW 1. Celem æwiczenia jest: a) zapoznanie siê z metod¹ pomiaru wspó³czynnika przewodnoœci cieplnej izolatorów b)nabycie umiejêtnoœci obs³ugiwnia ultratermostatu c)dokonanie pomiaru wspó³czynnika przewodnoœci cieplnej izolatorów 2. Wstêp teoretyczny. Je¿eli przeciwleg³e œcianki p³yty o powierzchni przekroju S igruboœci d1 maj¹ odpowiednio temperatury T1 i T2 (T1>t2),to nastêpuje przep³yw ciep³a w kierunku powierzchni o ni¿szej temperaturze. Iloœæ ciep³a przep³ywaj¹cego w jednostce czasu w stanie stacjonarnym wyrazi sie wzorem: OSAD Equation gdzie: k-wspó³czynnik przewodnoœci cieplnej ,oznacza iloœæ ciep³a przechodz¹cego w jednostce czasu przez jednostkê powierzchni przy jednostkowym gradiencie temperatury (ró¿nica temperatury 1K przypada na jednostkê gruboœci). Ró¿ne cia³a maj¹ ró¿ne wartoœci przewodnoœci cieplnej. Cia³a o ma³ej wartoœci wspó³czynnika k-OSAD Equation nazywaj¹ siê izolatorami. Zak³adaj¹c, ¿e iloœæ wypromieniowanego ciep³a jest proporcionalna do powierzchni, mo¿na wyraziæ iloœæ ciep³a wypromieniowanego przez jednostkê powierzchni w jednostce czasu jako OSAD Equation r-promieñ mosiê¿nej p³ytki d-gruboœæ mosiê¿nej p³ytki Po ustaleniu siê temperatur dwóch p³yt w zestawie doœwiadczalnym iloœæ ciep³a przewodzona przez badan¹ p³ytkê jest równa iloœci ciep³a wypromieniowanego przez boczn¹ i doln¹ powierzchniê mosiê¿nej p³yty: OSAD Equation m-masa odbiornika c-ciep³o w³aœciwe odbiornika d-gruboœæ odbiornika r-promieñ odbiornika d1,r1-gruboœæ i promieñ badanej p³yty n=SYMBOL 68 \f "Symbol"T/SYMBOL 68 \f "Symbol"t-szybkoœæ stygniêcia T1-T2=Tsr-ró¿nica temperatur stanu równowagi 3. Przebieg pomiarów. Zestaw pomiarowy sk³ada siê z: -urz¹dzenia do pomiaru przewodnoœci cieplnej izolatorów z ultratermostatem (SYMBOL 177 \f "Symbol"0,05 SYMBOL 176 \f "Symbol"C) -elektroniczny miernik temperatury CMT 12 (SYMBOL 177 \f "Symbol"0,1SYMBOL 176 \f "Symbol"C) -termopara -izolator z pleksi -stoper (0,2s) -suwmiarka (SYMBOL 177 \f "Symbol"0.02mm) -œruba mikrometryczna (SYMBOL 177 \f "Symbol"0,01mm) Schemat uk³adu: Po³o¿y³am p³ytkê z pleksi na mosiê¿nej p³ycie,nastêpnie na badanej p³ytce izolatora po³o¿y³am puszkê z gliceryn¹-zbiornik ciep³a. Ogrzewa³am uk³ad do chwili osi¹gniêcia stanu równowagi,tj.do ustalenia wartoœci T1-T2. Wyjê³am p³ytkê izolatora doprowadzi³am do ogrzania dolnej p³yty o 3SYMBOL 176 \f "Symbol"C powy¿ej stanu równowagi ,zdjê³am puszkê z gliceryn¹, w³¹czy³am stoper. Co 30s odczytywa³am wartoœci,a¿ dolna p³ytka osi¹gnê³a temperaturê o 4SYMBOL 176 \f "Symbol"C mniejsz¹ od stanu równowagi.Pomiary wykona³am dwukrotnie. Zmierzy³am œrednicê 2OSAD Equation i gruboœæ OSAD Equation badanej p³ytki oraz œrednicê 2r i gruboœæ d p³yty mosiê¿nej. 4.Opracowanie pomiarów. POMIAR BADANEJ P£YTKI: GRUBOŒÆ ŒREDNICA Lp. d1 [mm] SYMBOL 177 \f "Symbol" 0,01 mm Lp. Sr [mm] SYMBOL 177 \f "Symbol" 0,02 mm 1 3,62 1 140,60 2 3,61 2 140,60 3 3,70 3 140,60 4 3,95 4 140,60 5 3,56 5 140,60 6 3,77 6 ------- 7 3,72 7 ------- - d1 3,70 - Sr 140,60 - - - SYMBOL 100 \f "Symbol"=0,13 Sr=140,60SYMBOL 177 \f "Symbol"0,02mm d1=3,70SYMBOL 177 \f "Symbol"0,13mm - r1=Sr/2 r1=70,30SYMBOL 177 \f "Symbol"0,04mm POMIAR P£YTY MOSIʯNEJ: GRUBOŒÆ ŒREDNICA Lp. d [mm] SYMBOL 177 \f "Symbol" 0,02 mm Lp. Sr [mm] SYMBOL 177 \f "Symbol" 0,02 mm 1 11,90 1 150,10 2 11,76 2 150,12 3 11,74 3 150,10 4 11,78 4 150,10 5 11,84 5 150,08 6 11,91 6 ------- 7 11,81 7 ------- - d 11,82 - Sr 150,10 - - SYMBOL 100 \f "Symbol"=0,07mm SYMBOL 100 \f "Symbol"=0,02mm - - d=11,82SYMBOL 177 \f "Symbol"0,07mm 2r=150,10SYMBOL 177 \f "Symbol"0,02mm r=75,05SYMBOL 177 \f "Symbol"0,04mm Temperatura równowagi Tœr.=25,2SYMBOL 176 \f "Symbol"CSYMBOL 177 \f "Symbol"0,1SYMBOL 176 \f "Symbol"C Pomiar temperatury stygniêcia odbiornika ciep³a (p³yty mosiê¿nej) Tœr.-3SYMBOL 176 \f "Symbol"<Tœr.<Tœr+4SYMBOL 176 \f "Symbol" 22,2SYMBOL 176 \f "Symbol"C<25,2SYMBOL 176 \f "Symbol"C<29,2SYMBOL 176 \f "Symbol"C Wzrost temperatury wykazany przez miernik cyfrowy oznacza faktyczne oziêbienie odbiornika P2,gdy¿ miernik pokazuje ró¿nicê miêdzy p³ytami P1 i P2. Lp. SYMBOL 68 \f "Symbol"TI [SYMBOL 176 \f "Symbol"C] SYMBOL 177 \f "Symbol" 0,1SYMBOL 176 \f "Symbol"C SYMBOL 68 \f "Symbol"TII [SYMBOL 176 \f "Symbol"C] SYMBOL 177 \f "Symbol" 0,1SYMBOL 176 \f "Symbol"C 1 22,2 22,2 2 22,9 23,0 3 23,7 23,9 4 24,5 24,7 5 25,3 25,6 6 26,1 26,5 7 27,1 27,4 8 27,8 28,1 9 28,7 28,9 10 29,4 29,6 5.Obliczenia Odczytane z wykresu Tœr.=25,2SYMBOL 176 \f "Symbol"CSYMBOL 177 \f "Symbol"0,1SYMBOL 176 \f "Symbol"C SYMBOL 116 \f "Symbol"=110sSYMBOL 177 \f "Symbol"0,2s Tœr.=298,2SYMBOL 177 \f "Symbol"0,1K OSAD Equation Wspó³czynnik przewodnictwa cieplnego k : OSAD Equation 6.Dyskusja b³êdów. B³êdy policzy³am metod¹ pochodnej logarytmicznej: OSAD Equation OSAD Equation . Tabela pomiarów i obliczeñ dla temperatury rosn¹cej Zakres dla Rt = 20 kW Zakres dla Rm=2 kW Lp. T [Co] T [Ko] 1000/T Rt [kW] DRt [kW] dRt [%] Ln(Rt) Rm [W] DRm [W] dRm [%] 1 20 293 3,413 10,85 0,042 0,384 9,292 106 2,212 2,087 2 25 298 3,356 8,5 0,037 0,435 9,048 108 2,216 2,052 3 30 303 3,300 6,85 0,034 0,492 8,832 110 2,220 2,018 4 35 308 3,247 5,55 0,031 0,560 8,622 112 2,224 1,986 5 40 313 3,195 4,55 0,029 0,640 8,423 114 2,228 1,954 6 45 318 3,145 3,7 0,027 0,741 8,216 116 2,232 1,924 7 50 323 3,096 3,06 0,026 0,854 8,026 118 2,236 1,895 8 55 328 3,049 2,55 0,025 0,984 7,844 120 2,240 1,867 9 60 333 3,003 2,14 0,024 1,135 7,669 122 2,244 1,839 10 65 338 2,959 1,77 0,024 1,330 7,479 124 2,248 1,813 11 70 343 2,915 1,48 0,023 1,551 7,300 126 2,252 1,787 12 75 348 2,874 1,28 0,023 1,763 7,155 128 2,256 1,763 13 80 353 2,833 1,08 0,022 2,052 6,985 130 2,260 1,738 14 85 358 2,793 0,92 0,022 2,374 6,824 132 2,264 1,715 15 90 363 2,755 0,8 0,022 2,700 6,685 134 2,268 1,693 Na podstawie danych zamieszczonych w tabeli sporz¹dzone zosta³y dwa poni¿sze wykresy zale¿noœci Rm=f(t) oraz ln(Rt)=f(1000/T) Wykres zale¿noœci: Rm = f(t) Wykres zale¿noœci: Ln(Rt) = f(1000/T) [1/K] 5. Obliczanie szukanych wartoœci. *Obliczam temperaturowy wspó³czynnik rezystancji metalu: OSAD Equation *Obliczam energiê pasma wzbronionego dla pó³przewodnika: OSAD Equation OSAD Equation *Wartoœæ tg(f) wyliczona analitycznie : OSAD Equation *Wartoœæ tg(f) wyliczona na podstawie danych odczytanych z wykresu :OSAD Equation 6. Dyskusja b³êdów. *Obliczam b³¹d wpó³czynnika a: OSAD Equation OSAD Equation *Obliczam b³¹d energii pasma wzbronionego: OSAD Equation *Dok³adnoœæ pomiaru rezystancji multimetrem 1321: - dla wszystkich zakresów u¿ywanych przez nas w doœwiadczeniu: OSAD Equation 7. Wnioski. Jednym z celów doœwiadczenia by³o pokazanie ró¿nic wp³ywu wzrostu temperatury na opornoœæ substancji o ró¿nych w³aœciwoœciach elektrycznych: metalu oraz pó³przewodnika. Kolejne pomiary potwierdza³y nasze przewidywania: opornoœæ metalu ros³a ze wzrostem temperatury a pó³przewodnika mala³a. Odczyty z mierników w drugiej czêœci æwiczenia, gdy oziêbialiœmy badane substancje, by³y ma³o dok³adne a praktycznie nie zd¹¿yliœmy ich zmierzyæ, poniewa¿ temperatura spada³a bardzo szybko co utrudnia³o dok³adny odczyt. Mimo tego da³o siê zauwa¿yæ, ¿e przy spadku temperatury wartoœæ rezystancji metalu mala³a z prêdkoœci¹ podobn¹ do tej z jak¹ ros³a przy wzroœcie temperatury. Dla pó³przewodnika wraz ze spadkiem temperatury ros³a wartoœæ rezystancji, równie¿ w tym przypadku prêdkoœæ wzrostu rezystancji by³a zbli¿ona do prêdkoœci z jak¹ rez...
grzeszny_sen