2015-10-16
423
Как видно, уравнения Фурье и Фика имеют одинаковый вид, что свидетельствует об их общей физической природе.
Целью работы является определение коэффициента теплопроводности К твердого тела путем сравнения его с известным коэффициентом теплопроводности другого тела.
Одним из методов определения К является метод температурного градиента, который реализуется в установке, изображенной на рисунке.
Нагреватель через медную пластину передает теплоту верхнему образцу, который в свою очередь передает ее через среднюю медную пластину нижнему образцу, и в конце поглощается холодильником. Благодаря наличию нагревателя и холодильника, которые имеют заданные и неизменные температуры можно создать постоянный градиент температуры.
Медные пластины служат для создания равномерного распределения температуры по поверхности образца, а также позволяют измерять температуру на их поверхностях. Наличие термоизоляции вокруг установки исключает потери тепла через боковые поверхности.
При включении нагревателя на установке возникает градиент температуры, направленный снизу вверх, а перенос тепла устанавливается сверху вниз. Количество теплоты, перенесенной через верхний образец, равно
,
а через нижний слой соответственно:
,
L 1, L 2 – толщина соответствующих образцов.
По истечении некоторого времени Dt установится стационарный процесс, т.е. количество теплоты, перенесенное через верхний и нижний образцы, оказывается одинаковым за один и тот же промежуток времени
.
Признак наступления стационарного процесса – постоянство температур на всех трех термометрах: каждый из них держит свою температуру.
.
Поскольку площади всех пластин и время одинаковы, они сокращаются, что позволяет определить коэффициент теплопроводности верхнего образца при условии, что коэффициент теплопроводности нижнего известен:
.
