LPF 27.doc

Laboratorium Podstaw Fizyki

Nr ćwiczenia: 27

Temat ćwiczenia: Pomiar przewodności cieplnej metali

Nazwisko i imię prowadzącego kurs: dr Anna Sitek

1. Wstęp teoretyczny

Przewodnictwo cieplne polega na przekazywaniu energii pomiędzy częściami ciała, których temperatury są różne. Z tym zjawiskiem mamy do czynienia wówczas, gdy wydzieloną część ciała podgrzejemy. Po pewnym czasie dzięki przekazywaniu energii, temperatura całego ciała wyrówna się. Wielkością przenoszoną jest energia wewnętrzna ciała, a zjawisko zachodzi dzięki temu, że w tym ciele występuje gradient temperatury.  Funkcjonuje tutaj prawo Fouriera, z którego możemy wyznaczyć współczynnik przewodności cieplnej:

Gdzie K – współczynnik przewodności cieplnej, P - moc doprowadzana do grzejnika, którym podgrzewamy jeden z końców pręta, ΔT – różnica temperatur końców pręta w stanie ustalonym, S – pole przekroju badanego pręta. Im większy współczynnik, tym dane ciało lepiej przewodzi ciepło.

2.    Zestaw przyrządów

1. Komora pomiarowa wyłożona wewnątrz warstwą izolującą

2. Zasilacz do grzejnika

3. Badane pręty metalowe ze stopów

4. Amperomierz

5. Woltomierz

6. Cyfrowy miernik temperatury

7. Suwmiarka

3.    Parametry badanych próbek

4.    Pomiar temperatury w zależności od czasu dla poszczególnych próbek

5.    Wykresy zależności ΔT=f(t)

a) miedź

b)mosiądz

6.    Przykładowe obliczenia

7.      Wnioski
Wyznaczony przez nas współczynnik przewodnictwa dla mosiądzu (170) jest bliski tablicowemu(125), różnica może wynikać wynikają z innych proporcji w domieszkach miedzi. Z nieznanych nam przyczyn (prawdopodobnie ze względu na niepewność pomiaru, na początku pojawiały się problemy z miernikami, dodatkowo ze względu na pomiary dla dwóch prętów nie mogłyśmy być stuprocentowo pewne, czy rzeczywiście różnica temperatur się ustaliła, ponieważ trzeba było kontynuować pomiary dla drugiego pręta) dla miedzi wyszedł nam o ok. 1000 za duży. Jednak po sprawdzeniu tablicowego współczynnika przewodności cieplnej dla miedzi (350-400)  możemy stwierdzić, że miedź jest lepszym przewodnikiem ciepła niż mosiądz.