Dielektriko šilumos laidumo koeficiento nustatymas

Darbo užduotis. Išmokti termoelementu matuoti temperatūrą ir nustatyti kieto dielektriko šilumos laidumo koeficientą.
Teorinio pasirengimo klausimai. Šilumos laidumas. Temperatūros gradientas. Fononinis šilumos laidumo mechanizmas. Furjė dėsnis.
Teorinė dalis. Reiškinys, kai įkaitusios kūno dalies vidinė energija, neatliekant mechaninio darbo, perduodama mažiau įkaitusiai daliai ar kitiems kūnams, vadinamas šilumos laidumu. Jis turimas tik egzistuojant temperatūros gradientui. Sakykime išilgai Ox ašies (1 pav.) kūno temperatūra T didėja. Didžiausią temperatūros erdvinę kitimo spartą vadiname temperatūros gradiento moduliu. Gradientas yra vektorius nukreiptas fizikinio dydžio didėjimo kryptimi (1 pav.).
čia h – Planko konstanta. Šios energijos nešiklį vadina fononu. Daugelį kietajame kūne vykstančių fizikinių procesų nesunkiai paaiškiname laikydami, kad fononas, be energijos, turi ir judesio kiekį, t.y. tarytum jis būtų tam tikra materijos dalelė. Tačiau nuo mums įprastų mikrodalelių (elektrono, fotono ir kt.) fononas skiriasi tuo, kad jis negali egzistuoti vakuume – jo atsiradimui ir buvimui būtina medžiaginė terpė. Šitokias daleles fizikai vadina kvazidalelėmis.
; (2)
čia cd – dielektriko šiluminė talpa, <  > fonono laisvojo kelio vidutinis ilgis.
Šiame darbe storio d dielektriko apskrita plokštelė 3 (2 pav.) yra patalpinta tarp varinių vienodo spindulio R kaitintuvo 1 ir ritinio 2. Kaitintuvas yra specialia elektrine plytele kaitinamas varinis ritinys. Ritinių temperatūrą t1 ir t2 matuojame termoelementais 4 ir 5. Laikysime, kad dėl didelio vario šilumos laidumo viso ritinio temperatūra yra vienoda.
Pagal Furjė dėsnį per laiką τ iš šildytuvo 1 pro d storio dielektriko sluoksnį į ritinį 2 pernešamas šilumos kiekis
; (3)
čia - dielektriko plokštelės skerspjūvio plotas. Ritinys 2 dalį gautos šilumos, pro išorinį paviršių, atiduoda aplinkai, t.y. orui. Kad galėtume rasti jos kiekį, tarkime, kad ritinys iš šildytuvo daugiau šilumos negauna. Tuomet, kūnui vėstant, per laiką τ jo temperatūra sumažėja dydžiu
(4)
čia α – aušimo greitis. Jis skaitine verte lygus kūno temperatūros sumažėjimui per sekundę. Nedideliam temperatūrų intervalui jį laikysime pastoviu dydžiu. Jei ritinio 2 masė m ir specifinė šiluma c, tai...

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!