Исследуемые закономерности.

Исследуемые закономерности.

ОТЧЕТ

По Лабораторной работе №6

на тему:

«Исследование нестационарной теплопроводимости в диэлектрической среде»

Выполнил:Фомичев Константин Вячеславович

Факультет ФЭЛ

Группа № 3282

Педагог:Черненко Юлия Сергеевна

Оценка лабораторно-практического занятия
Выполнение ИДЗ Вопросы Подготовка к лабораторной работе Отчет по лабораторной работе Коллоквиум Всеохватывающая оценка

Выполнено “____” ___________

Подпись педагога __________

Цель работы.

Исследование закономерностей процесса термический диффузии и определение Исследуемые закономерности. значения коэффициента термический диффузии исследуемого материала.

Приборы и принадлежности.

Установка для измерения температурного поля, создаваемого в среде термическим источником.

Исследуемые закономерности.

Уравнение теплопроводимости. Теплопроводимость охарактеризовывает диффузию тепла в среде. Перенос энергии термического движения в газах осуществляется через столкновения молекул, в жестких телах  средством передачи энергии колебаний кристаллической решетки. В обоих случаях процесс Исследуемые закономерности. переноса теплоты описывается уравнением диффузии Фика: ,
где j - плотность термического потока; u - большая плотность внутренней энергии среды; - коэффициент термический диффузии. Беря во внимание, что большая плотность внутренней энергии связана с температурой среды соотношением , где c -  теплоемкость единицы объема среды, можно записать уравнение теплопроводимости Фурье: ,
где  - коэффициент теплопроводимости, .

Температурное Исследуемые закономерности. поле точечного источника тепла. Разглядим задачку определения температурного поля T(x; t) в однородной среде. Положим, что температурное поле создается импульсным точечным источником тепла. Разглядим распространение тепла повдоль однородного нескончаемого стержня, размещенного повдоль оси x. Начало координат совместим с положением нагревателя, который размещен перпендикулярно оси.

Пусть в Исследуемые закономерности. узком поперечном слое при x = 0 и t = 0 одномоментно выделилось количество теплоты . Выделившееся тепло диффундирует повдоль оси x.

Рассредотачивание тепла повдоль стержня в хоть какой момент времени соответствует нормальному закону Гаусса:

где Р (x) - возможность того, что к некому моменту времени порция теплоты будет иметь координату x;  - среднеквадратичная ширина рассредотачивания.

Тогда рассредотачивание линейной Исследуемые закономерности. плотности тепла повдоль стержня равно:

Разделим обе части этого равенства на произведение (сS), где

с - теплоемкость единицы объема стержня, S - площадь его поперечного сечения:

Левая часть данного выражения есть приращение температуры относительно начальной. Она равна приращению температуры (x; t) в точке

с координатой x в момент времени t по Исследуемые закономерности. отношению к температуре в момент времени t = 0:

Тогда разыскиваемое рассредотачивание температуры повдоль стержня имеет вид:

где T(0; t) - температура стержня к моменту времени t в точке среды с координатой x = 0; - среднеквадратичная ширина рассредотачивания температуры по координате x. Кривые рассредотачивания температуры по координате для 2-ух моментов времени показаны на рис. 11.1.

С Исследуемые закономерности. повышением времени параметр возрастает, при всем этом температура T(0; t), соответственная максимуму рассредотачивания, миниатюризируется.

Неравновесное состояние неравномерно нагретого стержня релаксирует к сбалансированному состоянию с схожей температурой во всех точках стержня. Зависимость от времени можно представить в последующем виде:

Формула (2) подобна соотношению Смолуховского – Эйнштейна для среднеквадратичного смещения частички, совершающей Исследуемые закономерности. броуновские блуждания.

Задачка работы – сверить выводы теории теплопроводимости в диэлектриках с тестом и найти значение коэффициента термический диффузии для исследуемого материала.

Для этой цели зависимость (1), используя операцию логарифмирования, можно линеаризовать и привести к виду , где .

Коэффициенты a и b в этой линейной зависимости могут быть найдены способом меньших квадратов Исследуемые закономерности. (МНК).

Для проверки закона запишем его в виде ,

где .

Эту формулу также можно линеаризовать, используя операцию логарифмирования.В итоге придем к зависимости

где

коэффициенты и в какой также могут быть найдены по МНК.

По отысканному значению коэффициента можно отыскать значение коэффициента , а потом значение коэффициента термический диффузии,

Если приобретенное значение близко Исследуемые закономерности. к 1/2, то закон в данном опыте производится. Степень отличия от 1/2 может служить мерой невыполнения теоретических допущений в данном опыте.

Способ измерений.

В работе исследуется нестационарное рассредотачивание температуры в среде после краткосрочного нагревания среды в неком малом объеме. Экспериментальная установка содержит электронагревательный элемент, имеющий форму пластинки, и указатели температуры Исследуемые закономерности., находящиеся на разных расстояниях от нагревателя.

Место меж нагревателем и указателями температуры заполнено кварцевым песком. Удельная теплоемкость песка .

Геометрические размеры установки подобраны таким макаром, что температурное поле поблизости нагревателя можно считать изменяющимся только повдоль одной координаты x. Направление оси x перпендикулярно плоскости пластинки.


istechenie-s-uchetom-soprotivlenij.html
istericheskij-tip-haraktera.html
isteroid-bivaet-eshe-i-nepriyatno-lstiv-a-p-egides-kak-nauchitsya-razbiratsya-v-lyudyah.html