Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
Теоретические сведения
|
|
Министерство образования Российской Федерации
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра
Экспериментальной физики
Атмосферы
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
по дисциплине
“Методы и средства гидрометеорологических измерений”.
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ ИНЕРЦИИ ТЕРМОМЕТРОВ
Направление - Гидрометеорология
Специальность - Метеорология
 |
Санкт - Петербург
УДК 551. 508
Лабораторная работа № 2. Исследование тепловой инерции термометров. По дисциплине “Методы и средства гидрометеорологических измерении”. – С.-Петербург.: РГГМУ, 2013, 17 с.
Лабораторная работа составлена на основе типовой программы дисциплины, читаемой студентам метеорологического факультета.
Работа содержит теоретические сведения, описание и порядок работы с используемыми приборами и перечень операций, выполняемых студентами. В приложении приводится метод наименьших квадратов для расчета коэффициента инерции термометра.
Издание дополнено в 2013 году для размещения в сети Интернет.
| Составители: Редактор: | Григоров Н.О., доцент Белоцерковский А.В., профессор Кузнецов А.Д., профессор |
Ó Российский государственный гидрометеорологический университет (РГГМУ), 2013.
Цель работы - определить коэффициенты тепловой инерции термометров в различных условиях. Исследовать зависимость коэффициента тепловой инерции термометра от скорости воздушного потока. Обработать полученную зависимость с помощью метода наименьших квадратов.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Реальные термометры, обладающие термометрическим телом, не в состоянии мгновенно воспринимать изменение температуры окружающей среды. Поскольку теплообмен между термометрическим телом (например, резервуаром термометра) и средой происходит с конечной скоростью, требуется некоторое время для того, чтобы термометр показал изменившуюся температуру среды. Эта особенность получила название тепловой инерции термометра. Тепловой инерцией обладают все термометры, имеющие термометрическое тело - жидкостные, деформационные, резисторные и т.п. Бывают, однако, практически безинерционные термометры, например, акустические, радиационные, у которых нет термометрического тела. В таких термометрах их инерция обусловлена лишь запаздыванием регистрирующей части прибора - например, показывающей стрелки. Эта инерция обычно гораздо меньше тепловой. В данной работе исследуется только тепловая инерция.
Основные уравнения, характеризующие тепловую инерцию термометра, приведены в книге [1], а также в курсе лекций по данной дисциплине. При подготовке к работе студенты должны изучить раздел 2.1 книги [1] и содержание лекции №1 [2].
 |  | ||
Предположим, что термометр, имеющий температуру Т0, внесен в среду, имеющую температуру Θ. При постоянной температуре среды термометр в дальнейшем будет показывать температуру, изменяющуюся о закону:
где Θ - температура окружающей среды,
τ - время,
λ - коэффициент тепловой инерции термометра.
Смысл величины λ ясен из уравнения (1) - коэффициент тепловой инерции термометра численно равен времени, в течение которого разность температур между термометром и средой уменьшается в е раз.
 |
Коэффициент λ зависит как от конструкции термометра, так и от свойств среды, в которой проводится измерение. Эта зависимость выражается формулой:
 |
где m - масса термометрического тела,
с - удельная теплоемкость вещества, из которого изготовлено термометрическое тело,
α - коэффициент конвективного теплообмена между термометрическим телом и средой,
s - площадь, через которую термометрическое тело обменивается теплом со средой.
 |  | ||
В свою очередь, коэффициент конвективного теплообмена зависит от свойств среды:
где a, b - размерные константы,
V - скорость движения воздуха,
ρ - плотность среды.
Таким образом, коэффициент инерции обратно пропорционален корню квадратному из произведения скорости потока на плотность среды.
Следовательно, в более плотной среде, например, при измерении температуры воды, коэффициент инерции уменьшается.
 |
Если известна начальная разность температур T0 - Θ, то для оценки коэффициента инерции термометра достаточно определить время τ*, в течение которого эта разность уменьшится в n раз. В самом деле, из уравнения (1) следует:
откуда
 |
 |
Удобно взять n целым числом (n =2; 3 и т.п.). Это число n следует выбрать так, чтобы время τ* можно было бы легко определить по секундомеру (10-20 секунд).
Задачей данной работы является определение коэффициента тепловой инерции нескольких стеклянных термометров при различных характеристиках окружающей среды и двух термометров сопротивления. В последнем случае работа выполняется с помощью двухкоординатного самописца, на котором записывается изменение температуры термометра во времени.
Date: 2015-11-13; view: 472; Нарушение авторских прав