Изучение зависимости коэффициента теплопроводности газа от давления

Разглядим передачу тепла стены радиального цилиндра от нити, расположенной по оси цилиндра, через слой газа. Если нить нагревать электронным током, то через некое время устанавливается стационарное состояние , при котором температуры — нити и — цилиндра, неизменны; тогда от нити к цилиндру передается энергия W. Выберем таковой– участок длины нити, чтоб температура повдоль него была неизменной. При всем этом величина зависит oт W и теплопроводимости газа. Из уравнения теплопроводимости, следует: (1) где – коэффициент теплопроводимости, — градиент температуры, — площадь поверхности хоть какого цилиндрического слоя длины DL (см. рис. 1)

рис.1

Найдем из уравнения (1) Интегрируя получим : Измерив температуры и зная геометрические размеры прибора и W, можно вычислить коэффициент теплопроводимости: (2) Прибор состоит из длинноватого стеклянного цилиндра 1 (рис. 1). рис.2

Повдоль цилиндра натянута — узкая платиновая нить, нагреваемая током от аккумуляторов 2. величину протекающего через нить тока можно регулировать магазином сопротивлений 3 и определять амперметром 4. Падение напряжения на участке длины измеряется потенциометром 5. Ток замыкается ключом 6, температура стены цилиндра измеряется указателем температуры, 8 – клапан, 9 – зажим. Для уменьшения конвекции цилиндр размещен вертикально.

Выполнение работы

определяется по току и падению напряжения на участке нити длины DL. (3) где — мощность излучения. При сравнимо низкой температуре , потому величиной в формуле (З) можно пренебречь. Температура стен цилиндра измеряется указателем температуры. Температура нити рассчитывается по её сопротивлению , где — сопротивление нити при температуре t°С, — сопротивление нити при 0°С, — тепловой коэффициент сопротивления. Величины — неизменные прибора, они указаны на рабочем месте. Цилиндр присоединен к насосу и давление воздуха в нем можно изменять. Давление воздуха в цилиндре измеряется манометрами. Сравнимо большие давления — U — образным ртутным манометром, а малые-компрессионным 2-ух предельным манометром Мак-Леода. Таким макаром, k можно определять на интервале давлений от атмосферного до такового давления, при котором средняя длина свободного пробега молекул воздуха сравнима с линейными размерами цилиндра.

Последовательность операций

  • Поставить ручку магазина сопротивлений так, чтоб его сопротивление было 99,9 Ома. Это нужно для того, чтоб не попортить магазин сопротивлений и нить.
  • Включить ключ и, вращая ручки магазина, установить ток накала нити равным 150 мА.
  • Определять потенциометром падение напряжения на.
  • Закрыть клапан 8 и зажим 9 и включить насос.
  • Приоткрыв клапан 8 на куцее время, малость уменьшить давление в системе и, закрыв клапан 8, измерить падение напряжения на DL, поддерживая величину тока накала равной 150 мА и соответственное давление в системе.
  • Так определять в интервале давлении до нескольких торр 5 либо 6 раз. 6. Установить ток накала на 100 мА и определять надлежащие падения напряжения и давления от нескольких торр до торр 10-12 раз. Примечание. Малые давления измеряются манометром Мак-Леода при открытом клапане 8. Манометр Мак-Леода имеет два предела измерений для сравнимо огромных и малых давлений. Его неизменные напи­саны на шкале. При использовании более широкого капилляра пре­небрегают наличием узенького.

    Рекомендуемая таблица для записи измерений

    Атмосферное даление Р= тор

    Неизменные Мак-Леода ; ;

    I ампер

    U вольт

    R ом

    W ватт

    Показания U-обр. манометра

    Показания Мак-Леода

    мм

    мм

    мм

    р тор

    мм

    мм

    тор

    тор

    7. Выстроить зависимость от давления.