Krystian Bąk Michał Hajdan Wiktor Szadowiak Mateusz Skwarski Badania wykonali członkowie koła fizycznego „FIZYKOMANIA” działającego w Gimnazjum Nr 8 w Łodzi: Krystian Bąk Michał Hajdan Wiktor Szadowiak Mateusz Skwarski

Ciepło. Czym jest właściwie ciepło Ciepło. Czym jest właściwie ciepło? Pierwsze skojarzenia to ognisko … kominek … słońce … świeca… wszystko co wiąże się z ogniem

Ciepło dotyczy każdego z nas

 - to wielkość charakteryzująca dany materiał. Im większa jest wartość , tym więcej ciepła „ucieka” przez badaną substancję.

grubości ścian różnicy temperatur pola powierzchni

λ – współczynnik przewodnictwa cieplnego Q – ilość ciepła przepływającego przez ciało S – pole powierzchni przekroju, przez które przepływa ciepło t – czas przepływu ciepła ∆T – różnica temperatur d – grubość przegrody

Przedmiotem badań jest izolacja termiczna do rurociągów i urządzeń centralnego ogrzewania ciepłej i zimnej wody w budynkach mieszkalnych, biurowych oraz zastosowaniach przemysłowych RISO 50 produkowanych przez firmę MAT

RISO 50 Rodzaj – poliuretan spieniony Gęstość ≈ 20kg/m³ Skuteczność izolacji λ=0,035 W/mK przy 40℃ Odporność temperaturowa – do 135˚C Do poprawy

15cm 4cm 4cm Rwew = 2,5 cm Rzew = 5,4 cm Rwew Rzew Do badań został użyty fragment (15cm długości) izolacji rur prostych o średnicy wewnętrznej 5cm i średnicy zewnętrznej 10,7cm. Badana próbka została zamknięta z dwóch stron poprzez przyklejenie płytek termoizolacyjnych o grubości 4cm (sztywna pianka poliuretanowa) tworząc swoisty rodzaj kalorymetru. W górnej pokrywie kalorymetru zrobiono otwór do wprowadzenia czujnika temperatury wewnętrznej kalorymetru. Do ścianki zewnętrznej przymocowano drugi czujnik do pomiaru temperatury zewnętrznej. Temperaturę mierzono przy użyciu termoelementów. Mierniki pokazują temperaturę mierzoną w ºC. Rwew Rzew Rwew = 2,5 cm Rzew = 5,4 cm

I – kalorymetr wypełniony II – wkład grzejny I – kalorymetr wypełniony ciepłą wodą

Wyniki pomiarów Kalorymetr wypełniono wodą o temperaturze około 50ºC. Wykonywano pomiary spadku temperatury wewnątrz kalorymetru (co 3 minuty), kontrolując jednocześnie temperaturę ścianki zewnętrznej. Wyniki pomiarów L.p. T wew. T zew. t [min] 1 47,5 27 3 … 20 40,7 25 60 ,,Kalorymetr’’ zrobiony z badanej izolacji termicznej Miernik temperatury wewnętrznej Miernik temperatury zewnętrznej

Moc grzałki a więc i temperaturę wewnątrz kalorymetru można było regulować poprzez zmianę napięcia zasilania przy pomocy autotransformatora Wyniki pomiarów Grzałka wypełnia wnętrze „kalorymetru” wykonanego z badanej termoizolacji. L.p. T wew. T zew. U[v] t [min] 1 48,5 21 51 12 48,7 22 51,3 60

20,1°C 26,3 °C 3600 s 0,028m 0,041m² Czas Grubość Powierzchnia Różnica temp. 20,1°C 26,3 °C 3600 s 0,028m 0,041m²

1.metoda 2.metoda

0,035 W/mK

Współczynnik przewodnictwa karimaty wynosi

http://greex13.blox.pl/resource/ognisko.jpg http://foto.moon.pl/zdjecie/76170 http://2.bp.blogspot.com/-atfpiMR5IFA/TaHfakc_8SI/AAAAAAAAABQ/4Fm6Z7cM4KI/s1600/ccr2.JPG http://ww.ekoenergia.pl/uploaded/Image/zdjecia/ognisko/ogien.jpg http://foto.recenzja.pl/foty/swieca-0-9174a6f67cdea6bdf3a6bc76b0fd5994.jpeg http://www.drewnozamiastbenzyny.pl/grafika/fireplacewithfire.jpg http://help.solidworks.com/2011/Polish/SolidWorks/cosmosxpresshelp/AllArt/art_local/SimulationXpress/convection.gif http://edu.pgi.gov.pl/muzeum/efekt/img_mechanizm/2.jpg http://us.123rf.com/400wm/400/400/dkapp12/dkapp120607/dkapp12060700099/463050-jednolite-dach-wka--ceglany-mur--ilustracja--komputerowego-kontekst--s-siaduj-co-do-po--danej-wielko.jpg http://darko.olsztyn.pl/grafika/mini/termometr.jpg http://www.dom.pl/wp-content/uploads/2006/12/powierzchnia-zabudowy.jpg http://www.domenergooszczedny.org/files/image/1_Przewodzenie.png http://www.termowizyjna.pl/1035/przyklad/019.jpg http://m.wm.pl/2011/01/n/4-termowizja-2-35691.jpg http://www.mat-lodz.pl/mat.jpg http://www.we-dwoje.pl/files/Image/art_bonus_oryg/we_dwoje_1_11037.jpg http://kopaniarz.w.interia.pl/zegar.gif http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/01/Radiator_op_blauw-wit-gestreepte_tegels.JPG http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/47/Yellowstone_Castle_Geysir_Edit.jpg http://www.tapeciarnia.pl/tapety/normalne/4767_wulkan.jpg http://www.republika.pl/superzabawki1/kuchenka%20gazowa%20duza4.jpg http://21wdhy.staszic.waw.pl/materialy/techniki/terenoznawstwo/karimata.jpg

Obliczanie pola przekroju przez które przepływa ciepło S = Sb + Sp Rwew Rzew Rśr Sb – powierzchnia ścian bocznych Sp – powierzchnia podstaw Rwew = 0,025m Rzew = 0,054m Rśr ≈ 0,04m h

Obliczanie ilości ciepła Q przenikającego przez ścianki „kalorymetru” (I metoda pomiaru) mw - masa wody w kalorymetrze Cw - ciepło właściwe wody ∆T1 - spadek temperatury wewnętrznej w okresie między dwoma pomiarami Czas pomiaru t = 60 minut ∆T1 = 46,5˚C – 39,7 ˚C = 6,8 ˚C

Obliczanie współczynnika przewodnictwa cieplnego badanej próbki d= Rzew-Rwew=0,029m Tw1=47,5ºC-27ºC=20,5ºC Tw2=40,5ºC-25ºC=15,5ºC Tśr= (20,5ºC+ 15,5ºC)/2=18ºC Q=7580J S=0,041m2 t=3600s

Obliczanie niepewności pomiarów

Dane potrzebne do metody II λ = współczynnik przewodnictwa U = napięcie = 51,2V R = oporność = 1574Ω dzew = średnica zewnętrzna kalorymetru = 0,107 m dwew = średnica wewnętrzna kalorymetru = 0,05 m l = wysokość kalorymetru = 0,15 m ∆T = różnica temperatur po obu stronach kalorymetru = 26,3K

Obliczanie współczynnika przewodnictwa cieplnego badanej próbki (II metoda)

Obliczanie niepewności pomiarów (metoda II) ∆U = ±0,5V ∆R = ± 10Ω ∆l = ±0,005m ∆Twew = 0,1%(pomijalne) ∆dzew = ± 0,003m ∆dwew = ± 0,003m ∆Tzew = ±3℃