Способы передачи тепла и закон охлаждения Ньютона-Рихмана - Курсовая работа

Некоторые исследователи, например Давидзон М. И., в своих работах в своих работах делают выводы, что закон Ньютона - Рихмана, является лишь приближенной аппроксимацией какого - то более обширного закона. В своих первых работах Ньютон и Рихман описывали, как остывает поверхность тела по прошествии какого - то времени, при чем, в их работах учитывалось, что температура воздуха вблизи нагреваемого тела неоднородна и стремиться к температуре окружающей среды по мере удаления от стенки нагреваемого тела. В законе же охлаждения не учитывается это фактор, и температура окружающей среды имеет одинаковую температуру везде, даже в малом удалении от поверхности тела.Теплота может передаваться тремя простейшими принципиально отличными друг от друга способами: теплопроводностью, конвективным переносом и излучением. Теплопроводность различается на три вида: - теплопроводность в газах Теплопроводность в газах обуславливается тем, что если газ неравномерно нагрет, т.е. температура в одной его части выше или ниже, чем в другой, то наблюдается выравнивание температуры: более нагретая часть охлаждается, тогда, как более холодная нагревается. Пусть вдоль какого-нибудь направления в газе, например, вдоль оси x, температура меняется от точки к точке, в то время как в плоскости, перпендикулярной к этой оси, температура всюду одинакова. При стационарных условиях количество тепла q, протекающего в единицу времени через единицу поверхности газа, равно мощности источника энергии, за счет которого поддерживается заданный градиент температуры.Ньютон опубликовал небольшую статью, под названием «Шкала степеней тепла»[12]. Исходя из этого, Ньютон поставил целью разработать шкалу измерения тепла равномерной, делая реперными точками не только фазовые свойства воды, но и другие подобные точки, располагая их равноудаленно по данным его прибора. Эта степень теплоты определяется точно, если поместить термометр в сжатый снег, когда он тает; Наибольшая теплота, которую принимает термометр при соприкосновении с телом человека. Ньютон основывает свои вычисления на своем основном предположении: «Ибо теплота, которую нагретое железо сообщает в заданное время смежным с ним холодным телам, т.е. теплота, которую железо утрачивает в продолжение заданного времени, пропорциональна всей теплоте железа; поэтому, если времена охлаждения принимать равными, то теплоты будут в геометрической прогрессии и могут легко быть найдены по таблице логарифмов». Тогда, если вдуматься в высказывания: «теплота, которую железо утрачивает в продолжение заданного времени, пропорциональна всей теплоте железа» и «в равные времена нагреваются равные количества воздуха и вбирают в себя теплоту, пропорциональную теплоте железа», то можно догадаться, что она выражают закон сохранения энергии: вся внутренняя энергия железа полностью передается воздуху, при его остывании, соответственно сколько тепла отдаст железо воздуху, столько же воздух и получит.Цель работы: Получить экспериментальные данные по распределению температуры окружающей среды вблизи нагреваемого тела.Для решения поставленных в предыдущем разделе задач была разработана экспериментальная установка. Основным элементом установки является стальная цилиндрическая труба 1(рис.1) Внутри трубы расположена нихромовая спираль. Для достижения наиболее равномерного распределения температуры вдоль поверхности трубы и фиксации спирали строго по оси, промежуток между спиралью и внутренней поверхностью труб был заполнен чистым оксидом алюминия . Температуру помещения измеряли лабораторным ртутным стеклянным термометром 1 (см. рис.3), погрешность измерения . Напряжение измеряли вольтметром B7-35 3, погрешность измерения Величину тока измеряли амперметром астатическим типа Э53 4, погрешность измерения Контроль температуры внешней поверхности цилиндра осуществлялся мультиметром Sinometer VC97 5, погрешность измерения .Эксперимент проводился в помещении лаборатории выполнения дипломных работ кафедры общей и теоретической физики физического факультета. Эксперимент заключался в нагревании поверхность цилиндра до определенной температуры. В ходе опыта фиксировалась температура поверхности цилиндра - термопарой, мультиметром. Температура в помещении на различных стояниях от наружной поверхности цилиндра измерялась термопарой. По достижению желаемой температуры поверхности «горячий» спай термопары приводился в контакт с поверхностью цилиндра.В этом случае расчет систематической погрешности измерений осуществлялся следующим образом: После тривиальных математических операций, систематическая ошибка составит = вт/м2.В соответствии с поставленной целью было выполнено: 1. Создание экспериментальной установки. Теплопроводность твердых тел, жидкостей, газов и их композиций М.: Мир, 1968, 464. Большая Энциклопедия Нефти и Газа, //электронный ресурс-режим доступа http:// www.ngpedia.ru Теплопроводность твердых тел, жидкостей, газов и их композиций М.: Мир, 1968, 464. Основы учения о теплообмене: Пер. с нем..-М.: Издательство иностранной литературы,1958.

Содержание

Введение

Глава I. Способы передачи тепла и закон охлаждения Ньютона-Рихмана

1.1 Теплообмен

1.2 Закон охлаждения Ньютона-Рихмана

1.3 Цель и задачи исследования

Глава II. Экспериментальная часть

2.1 Схема экспериментальной установки

2.2 Методика проведения эксперимента

2.3 Погрешность измерений

Заключение

Список литературы и Internet - источников