VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Cовременная энциклопедия так трактует теплопроводность тел- это процесс переноса энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия составляющих его частиц[1]. Процесс переноса энергии и её выравнивания в материале можно визуализировать используя современные нано технологии[2]. Так для визуализации теплового поля в образце можно использовать жидкие кристаллы, которые кроме цветной картины могут дать объективную информацию о материале его физических параметрах. Опыт будет наиболее информативен если провести его в сравнении двух или более материалов.Для постановки опыта нам необходимо иметь два образца из стали и меди длиной 110мм и диаметром 12мм.Жидкие кристаллы с мезофазой 52-60^оС. Чёрный нитролак. Кисть. Мармит. Электронная фотокамера. ПЭВМ. Образцы стали и меди обезжириваем и покрываем чёрным нитролаком. Сушим. Нагреваем их до температуры 65^оС.Разогреваем жидкие кристаллы до изотропного состояния. Кисточкой наносим жидкие кристаллы на подготовленные образцы. Охлаждаем до температуры ниже 52^оС. На рис.1 показана установка с подготовленными к опыту образцами.

Рис.1.1.Мармит.2.Покрытый жидкими кристаллами стальной образец.3.Покрытый жидкими кристаллами медный образец.4.Жидкие кристаллы 52-60^оС.5.Термопара.

С помощью термопары 5 электронного термометра контролируем исходную температуру в зоне контактов образцов с нагретой поверхностью мармита. Устанавливаем электронную фотокамеру в режиме видео. С помощью полученного видеоролика можно получить кадры отражающие тепловой процесс в образце, а точнее на его поверхности. По этим кадрам можно рассчитать скорость фронта тепловой волны в образце. Так на рис.2 представлен кадр распространения тепловой волны в стальном образце.

Рис.2.1.Стальной образец.2.Фронт тепловой волны.3.Мармит.

Фронт тепловой волны определяем по красной изотерме 52^оС.За время 85с фронт тепловой волны прошёл расстояние 25мм. Откуда скорость тепловой волны

V= 25/85=0,29mm/c

Аналогично проводим опыт для медного образца рис.3

Рис.3.Медный образец.1.Фронт волны.2.Образец.3.Мармит.За 34с фронт волны прошёл расстояние 85мм.Скорость волнового фронта V= 2,5mm/c.

Таким образом, мы определили скорость распространения теплового потока в стальном и медном образцах. Сравнивая скорости, отметим, что скорость волнового фронта в медном образце в 8,620 раза больше чем в стальном.

Если оценить отношения меди и стали через удельную теплопроводность то они разняться в 13раз. Или примерно на 33,7%. Для демонстрационного опыта и визуального считывания это неплохой результат.

Литературные источники.

1.Оглоблин Г.В., Васильев С.С. ОПЫТЫ С АЛЮМИНЕВЫМ СТЕРЖНЕМ // Научный электронный архив. URL: http://econf.rae.ru/article/8783 (дата обращения: 25.01.2016).

2. Гребенюк Д. Оглоблин Г.В. О ВИЗУАЛИЗАЦИИ ТЕПЛОВОГО ПОЛЯ В РУДЕ // Научный электронный архив. URL: http://econf.rae.ru/article/9755 (дата обращения: 25.01.2016).

Код для цитирования: Скопировать