Для определения коэффициента теплопроводности воздуха предназначена экспериментальная установка ФПТ1-3, общий вид которой приведен на рис.3.
Рис. 3
Рабочий элемент состоит из стеклянной трубки 2, заполненной воздухом, по оси которой натянута тонкая вольфрамовая проволо-
ка 1. В течение эксперимента температура трубки поддерживается постоянной, что обеспечивается принудительной циркуляцией воздуха с помощью вентилятора между трубкой и кожухом 9 рабочего элемента. Для измерения температуры стенки трубки предназначен полупроводниковый термометр, показания которого высвечиваются на цифровом индикаторе 3.
Технические характеристики
Основные технические характеристики установки для определения коэффициента теплопроводности воздуха методом нагретой нити ФПТ1-3 приведены в табл.1
Таблица 1
| Характеристики | Условные обозначения и числовые значения |
| Удельное сопротивление вольфрамовой нити | r20=5,5×10-8 Ом×м |
| Длина нити | L =0,4 м |
| Диаметр нити | d =6,4×10-6 м |
| Диаметр трубки | D =25,5×10-3 м |
| Сопротивление эталонного резистора | R p=8,2 Ом |
| Температурный коэффициент сопротивления вольфрама | a=4,1×10-3 К-1 |
Порядок выполнения работы
1. Подготовить таблицы 2 и 3.
2. Включить тумблер ВКЛ в модуле питания СЕТЬ.
3. Регулятор НАГРЕВ привести в крайнее левое положение.
4. Включить тумблер ВКЛ в модуле питания НАГРЕВ.
5. Включить режим измерения падения напряжения на эталонном резисторе, для чего нажать кнопку Uр.
6. Установить рукояткой НАГРЕВ напряжение U p2 в пределах 1,0-1,2 мВ (негреющий ток).
7. Записать это значение U p2в табл.2.
8. Включить режим измерения напряжения на нити, для чего нажать кнопку Uн.
9. Записать это значение U н2в табл.2.
10. Записать показания термометра в табл.2. Данная температура соответствует температуре окружающего воздуха t 2.
11. Повторить 3 раза пп. 5-9.
Таблица 2
| № | t 2 | U p2 | U н2 | U н2/ U p2 | < U н2/ U p2> |
12. Нажать кнопку Uр и установить рукояткой НАГРЕВ напряжение U р1 в диапазоне 3,3-3,7 мВ.
13. Записать значение U р1 в табл.3.
14. Выждать минуту для стабилизации теплового режима и определить падение напряжения на нити U н1 нажатием кнопки Uн (во избежание поломки прибора не оставлять его включенным на длительное время).
15. Значение U н1 записать в табл.3.
16. Повторить пп. 9-10 для 3-4 значений U р1из диапазона
3,4-3,7 мВ. Показания записать в табл.3.
Таблица 3
| № | U p1 | U н1 | U н1/ U р1 | q | D T | l | <l> |  l
|
17. После окончания измерений вывести ручку НАГРЕВ в крайнее левое положение.
18. Выключить тумблер НАГРЕВ.
19. Выключить установку тумблером СЕТЬ.
20. Рассчитать тепловой поток по формуле (2.10).
21. Рассчитать разность температур по формуле (2.9).
22. Для каждого режима U р1 рассчитать коэффициент теплопроводности воздуха по формуле (2.6). Найти среднее значение коэффициента теплопроводности <l>.
23. Оценить погрешность результатов измерений по формуле
,
где 
; 
Вт/(м×К).
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие явления переноса Вы знаете?
2. Запишите уравнение теплопроводности.
3. Выведите формулу коэффициента теплопроводности идеального газа.
4. Назовите возможные способы передачи тепла в газах.
5. В чем заключается метод нагретой нити, служащий для определения коэффициента теплопроводности газов?
6. Выведите расчетную формулу для определения теплопроводности воздуха методом нагретой нити.
7. Объясните, как определяется разность температур D Т слоя газа и тепловой поток q.
8. Какие факторы влияют на погрешность определения коэффициента теплопроводности воздуха методом нагретой нити?