Устройство для демонстрации распространения тепла в стержне

 

Изобретение относится к области демонстрационны.х приборов и позволяет рас- 111ир;ггь демонстрационные возможности при изучении распространения тепла в стержневых элемента.х в курсах физики и термодипг1.ики. Устройство содержит гер.метичный корпус I, выполненный из теплостойкого материала, с прозрачной передней стенкой, источник тепла, например газовую горелку, пагревае.мый стержень 4 в виде плоской пластины, в верхней части которой размещено средство охлаждения, состоящее из трубопровода пря.моугольного сечения и .хладагента , и средства регистрации распространения тепла в стержне, при этом вдо.ть тыльной стороны корпуса выно.шепа прорезь 7 для подвода тепла к стержпю. Средство регистрации распространения тенла в стержне состоит из набора вертикальных биметаллических п.1астинок 8. закрепленных вдоль стержня 4 верхним концом, набора зеркалец 9, прпкреплеппых к нижним конца.м пластинок 8, источника света 10, например оптического квантового генератора , сканирующего зеркала И, установленного , например в noBOpoTHoii рамке 14 маг - нитoэлeктpичetкoгo пзмерите.чя, и экрана 12. При нагревании стержня 4 через прорезь 7 в корпусе I тепло начинает распространяться вдоль по стержню. По мере распространения тепла нагреваются бимета,1лические пластинки 8 и отгибаются. В результате этого сканирующий луч. отражаясь от зеркалец 9, формирует на экране 12 кривую 16 распространения тепла в стержне. В зависимости от места расположения источника тенла относительно стержня 4 на экране по.чучают SS (Л оо о со оо (paft

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1-, э0980

А1 (51) (з 09 В 23 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Р

> г

Ф тз

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

l10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

И А BTGPCHGMV СВйДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 4208707/31-! 2 (22) 13.03.87 (46) 15.10.88. Бюл. № 38 (71) МГУ им. М. В. Ломоносова (72) М. Г. Вабищевич, В. B. Корчажкин, A. Н. Матвеев, Т. Ш. Мусаев и М. В. Семенов (53) 614.844 (088.8) (56) Мейнерс Х. Ф. Физический демонстрационный эксперимент. 1970, т. 2, с. 765—

766, 1287 — 288. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ (ЕМОНСТРАЦИИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТЕПЛА В

СТЕРЖНЕ (57, Изобретение относится к области демопсграцио1гных приборов и позволяет pacilll1p 1ть демо1гстрационные возможности при из и lIHIl распространения тепла в стержневых элементах в курсах физики и термодины .1ики. Устройство содержит герметичный кори с 1, выполненный пз теплостойкого материала, с прозрачной передней стенкой, источник тепла, например газовую горелку, нагреваемый стержень 4 в виде плоской пластины, в верхней части которой размещено средство охлаждения, состоящее из трубопровода прямоугольного сечения и хладагента, и средства регистрации распространения тепла в стержне, при этом вдоль тыльной стороны корпуса выполнсиы прорезь 7 для подвода тепла к стержню. Средство регистрации распрсстрынения тепла в стержне состоит из набора вертикальных биметаллических п,1астинок 8. закрепленных вдоль стержня 4 верхним концом, набора зеркалец 9, прикрепленпы.. к ни:кним концам пластинок 8, источника света !О, например оптического квантового генератора, сканирующего зеркала 11. установленного, например в поворотной рамке 14 магнитоэлектрического измерителя, и экр lllà 2.

При нагревании стержня 4 через прорезь 7 в корпусе 1 тепло начинает распространяться вдоль по стержню. По мере распространения тепла нагреваются биметаллические пластинки 8 и отгибаются. В результате этого сканирующий луч. отражаясь от зсркалец

9, формирует на экране 12 кривую 16 распространения тепла в стержне. В завис IMocти от места расположения источника тепла относительно стержня 4 на экране получают

1430980

Формула изобретения разгiè÷iiûå формы кривых 16. Для приведения прибора в исходное состояние в кратайшее время по трубопроводу пропускают

Изобретение относится к демонстрационным приборам и может быть использовано, например, при изучении курсов физики и термодинамики.

Целью изобретения является расширение демонстрационных возможностей при изучении распространения тепла в стержневых элементах.

На фиг. 1 представлено уст11ойство, общий вид; на фиг. 2 — то же, поперечный разрез; на фиг. 3 — демонстрационная картина на экране устройства.

Устройство содержит герметичный корпус I, выполненный из теплостойкого материала, с прозрачной передней стенкой 2, источник тепла 3, размещенный в корпусе I нагреваемый стержень 4, представляющий собой вертикально установленную на одно из больших ребер плоскую пластину, в верхней части которой размещено средство охлаждения, состоящее из трубопровода 5 прямоугольного сечения и хладагента 6, и средство регистрации распространения тепла в стержне, при этом вдоль тыльной стороны корпуса 1 выполнена прорезь 7 для подвода тепла к стержню 4.

Средство регистрации распространения тепла в стержне состоит из набора вертикальных биметаллических пластинок 8, закрепленных вдоль стержня 4 верхним концом, набора зеркалец 9, прикрепленных к нижним концам пластинок 8, источника света 10, например, оптического квантового генератора, сканирующего зеркала 11 с механизмом управления и экрана 12.

Механизм управления сканирования зеркала II представляет собой магнитоэлектрический измеритель, состоящий из постоянного магнита 13, между полюсами которого размещена поворотная рамка 14 с витками, обтекаемыми током, а на рамке установлено зеркало 11.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом проведения опыта производят настройку (юстировку) прибора, заключающуюся в следующем.

Включают источник света 10 и направляют световой луч на сканирующее зеркало

11, отражаяст от которого световой луч попадает на зеркальца 9, предварительно пройдя через прозрачную стенку 2 корпуса 1 и хладагент, вследствие чего биметаллические пластинки 8 возвращаются в первоначальное состояние. 3 ил.

2 отразившись от нее.. Отраженный от стенки 2 световой луч проецируется на экране 12, образуя горизонтальную линию 15 «нулевого отсчета». Путем механического воздействия

5 подгибанием на биметаллические пластинки 8 выводят отраженные от зеркалец 9 лучи на линию «нулевого отсчета». После этого устройство готово к работе. Как показывает опыт, настройка прибора является достаточно стабильной и не требует коррекции перед каждой демонстрацией.

После настройки прибора переходят к проведению опыта.

При попадании факела пламени от источника тепла 3, например газовой горелки, 15 в произвольном месте нагреваемого стержня 4 через прорезь 7 в корпусе 1, стержень 4 начинает нагреваться и от точки его нагрева тепло начинает распространяться вдоль по стержню.

По мере распространения тепла нагреваются биметаллические пластинки 8 и отгибаются. В результате этого сканирующий луч, отражаясь от зеркалец 9, формирует на экране 2 кривую 16 распространения тепла в стержне. В зависимости от места расположения источника тепла 3 относительно стержня 4 получают на экране 12 различные формы кривых 16.

По окончании опыта прибор приводят в исходное состояние путем пропускания хладагента 6 по трубопроводу 5, в результате

30 чего биметаллические пластинки 8 возвращаются в первоначальное состояние. При этом выполнение трубопровода 5 прямоугольного сечения обеспечивает приведение прибора в исходное состояние за сравнительно короткое время.

35 Применение предлагаемого прибора позволит расширить демонстрационные возможности при изучении распространения тепла в стержневых конструкциях, например, в курсах физики и термодинамики.

Устройство для демонстрации распростра нения тепла в стержне, содержащее источник света, систему развертки светового луча, 45 экран, источник тепла, корпус, размещенный в корпусе нагреваемый стержень и средство регистрации процесса распространения тепла, 1430980 в стержне, представляющее собой набор контактирующих со стерiKíåì биметалли Iåñких пластинок с установленными на них зеркальцами, отличающееся тем, что, с целью расширения демонстрационных возможностей, оно снабжено средством охлаждения нагреваемого стержня, представляющим собой заполненный хладагентом трубопровод, корпус выполнен из теплостойкого материала с прозрачной передней стенкой, нагреваемый стержень выполнен в виде вертикально установленной íа одно из болыциx ребер пластины, контактирующей верхней частью с трубопроводом, система развертки светового луча представляет собой сканирующее зеркало с механизмом управления, при этом вдоль тыльной стороны корпуса выполнена прорезь для подвода тепла к стержню, а биметаллические пластинки с зеркальцами прикреплены к нижней части последнего.

cPza Д ! (.)

1 (tf ((():) . ), (:.)(((л(:(((( (! (..(. (I j: >., I I (l l t! (!

)! ! !) . ! -1 (t t.;I()((I3C t (!C(! I(lt Ii)(C; (), ! II(),IC l3i)l 33300PCTCIIIII!» ()3((() (3)Й

j,,!!!;! ",,I It C (f3;I, )j(.,3(). 3)((((К(333 II;I()... (. 4 l5 ! j!)(!Ii,:.it) IC I (ill(il() llli j: (QIItll ((((С !PC.IIIPii)IT!IC, I. У,(((()!)()3(, (.", !i)OCi(CII lrl,