Устройство для демонстрации распространения тепла в стержне Советский патент 1988 года по МПК G09B23/06 

)аз,-1нчные формы кривых 16. Для приведения прибора в исходное состояние в кратчайшее время по трубопроводу пропускают

хладагент, вследствие чего биметаллические пластинки 8 возвращаются в первоначальное состояние. 3 ил.

Изобретение относится к области де- монстрационны.х приборов и позволяет рас- 111ир;ггь демонстрационные возможности при изучении распространения тепла в стержневых элемента.х в курсах физики и термо- дипг1.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

1

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 устройство, общий вид; на фиг 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - демонстрационная картина на экране устройства.

Устройство содержит герметичный корпус 1, выполненный из теплостойкого материала, с прозрачной передней стенкой 2, источник тепла 3, размещенный в корпусе 1 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 генерато- ра, сканирующего зеркала 11 с механизмом управления и экрана 12.

Механизм управления сканирования зеркала 11 представляет собой магнитоэлектрический измеритель, состоящий из постодн- ного 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 попа- дает на зеркальца 9, предварительно пройдя через прозрачную стенку 2 корпуса Г и

0

0

5

5 О

5

5

0

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

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

Формула изобретения

Устройство для демонстрации распростра нения тепла в стержне, содержащее источник света, систему развертки светового луча, экран, источник тепла, корпус, размещенный в корпусе нагреваемый стержень и средство регистрации процесса распространения тепла(

в стержне, представляющее собой набор контактирующих со стержнем биметаллических пластинок с установленными на них зеркальцами, отличающееся тем, что, с целью рас- щирения 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 на одно из больших 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 п.лястинки с зеркальцами прикреплены к нижнс части последнего.

.2

Фиг. о