12567

ТЕПЛОЕМКОСТЬ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ТЕЛ

Лабораторная работа

Физика

ОТЧЕТ по лабораторной работе №3 ТЕПЛОЕМКОСТЬ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ТЕЛ ВВЕДЕНИЕ Цель работы – ознакомление с микроскопической теорией теплоемкости кристаллических тел ознакомление с установкой для измерения теплоемкости и измерение теплоемкости двух образцов. ...

Русский

2013-05-02

653 KB

9 чел.

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №3

ТЕПЛОЕМКОСТЬ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ТЕЛ

ВВЕДЕНИЕ

Цель работы – ознакомление с микроскопической теорией теплоемкости кристаллических тел, ознакомление с установкой для измерения теплоемкости и измерение теплоемкости двух образцов.

. ТЕОРИЯ

Теплоемкость представляет собой физическую характеристику тела и определяется отношением подведенного в некотором термодинамическом процессе тепла к вызванному этим теплом изменению температуры тела. Помимо свойств самого тела теплоемкость зависит от процесса подвода тепла.

Для кристаллических тел теплоемкости Ср и Сv отличаются очень мало и при первом приближении их можно считать совпадающими:

   

Для того чтобы теоретически получить выражение для теплоемкости кристалла, необходимо воспользоваться какой-либо динамической моделью кристалла. В первом приближении можно принять, что атомы (или ионы) в узлах кристаллической решетки совершают малые (тепловые) колебания около некоторых положений равновесие. Если считать, что каждый атом (ион) имеет три колебательных степени свободы, то весь кристалл, состоящий из N атомов, можно рассматривать как совокупность 3N линейных гармонических осцилляторов, имеющих одинаковую частоту колебаний.

Тогда дли энергии такого кристалла получим выражение;

Е = 3N е,                   (1.2)

где е - средняя энергия одного осциллятора. В классическом приближении:

, тогда E=3NkT и .

Переходя к молярной теплоемкости, получаем C=3N0k=3R.    (1.3)

Мы получили известный закон Дюлонга и Пти, согласно которому теплоемкость кристаллических тел одинакова и не зависит от температуры. Рассчитанная по формуле (1.3) величина теплоемкости находится в хорошем согласии с экспериментом при достаточно высоких температурах.

Однако на этой модели невозможно объяснить резкое уменьшение теплоемкости при низких температурах.

Дебай сопоставил осцилляторам не колебания отдельных атомов, а собственные упругие колебания твердого тела как целого. Он предложил спектр колебаний твердого тела трактовать как спектр однородной упругой среды. При этом для сохранения соответствия с числом 3N степеней свободы число независимых упругих колебаний (волн) тела считается равным 3N. Теперь для энергии кристалла вместо (1.1) следует записать выражение

. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Принципиальная схема экспериментальной установки

1 - образцы; 2 - колпак; 3 - фланец; 4 - электрический разъем; 5 - токовые и потенциальные выводы; 6 - патрубок вакуумной откачки калориметра

Рис. 1

Экспериментальная установка состоит из вакуумной системы, вакуумного калориметра и электрической части.

Устройство вакуумного калориметра показано на рис.1,

С целью уменьшения теплоотдачи от образцов 1 объем под колпаком 2 вакуумного калориметра откачивается.

Температура   образцов   измеряется   с   помощью медьконстантановых термопар, «горячие» спаи которых закреплены внутри образцов, а «холодные» спаи помещены в термостат То , температура которого поддерживается травной 0°С (температура таяния льда). ЭДС термопар измеряют цифровым вольтметром.

Нагрев образцов осуществляется с помощью нагревателей H1 и H2, изготовленных из манганиновой проволоки диаметром 0,00012 м, по которым пропускается электрический ток от регулируемого источника питания "Агат". Нагреватели навиты на слюдяную изоляцию и помещены внутрь образцов.  Падение напряжения на нагревателях  и  образцовом проволочном сопротивлении Ro=(l,015±0,001) Ом во время нагрева образцов измеряют тем же цифровым вольтметром В7-21. Время нагрева образцов отсчитывается по цифровому электронному секундомеру СЭЦ-100.

Откачка вакуумного калориметра осуществляется с помощью   форвакуумного насоса ЗНВР-Д до давления 0,01 мм рт.ст.

. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

3.1. Задание

3.1.1. Ознакомиться с теорией теплоемкости кристаллических тел и инструкциями к приборам.

3.1.2. Произвести экспериментальные измерения

3.1.3. Обработать экспериментальные данные

3.1.4. Провести сравнения измеренной величины с данными, полученными по формуле Дебая, а также с табличными данными .

3.2. Методика измерений

После откачки вакуумного калориметра включают нагрев первого образца (секундомер СЭЦ-100 отсчитывает время нагрева образца) и с помощью цифрового вольтметра измеряют падение напряжения сначала на нагревателе, потом на образцовом сопротивлении R0. После отключения нагрева (на секундомере делают сброс времени нагрева, и он начинает показывать время остывания образца) с помощью того же вольтметра измеряют ЭДС термопары через определенные промежутки времени.


. ОПЫТНЫЕ ДАННЫЕ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

4.1. ОПЫТНЫЕ ДАННЫЕ

Результаты измерений приведены в таблице.

Таблица

Опытные данные
Рис.2


 (1)

 (2)

4.2. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

При обработке полученных результатов методом наименьших квадратов получаем для функции вида ln(T-T0)=ln-Kt (рис. 2) значения коэффициентов и их погрешностей:

  1.  A= (-3,30,1)*10-4;    B= (1,290.01).
  2.  A= (-1,10.1)*10-4;    B= (0.710.01).

Мы можем вычислить С используя найденный коэффициент А:

  1.  С1 = 19,681,03
    С2 = 19,58
    1,03
  2.  С1 = 21,911,63
    С2 = 21,88
    1,63

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе нами были изучена микроскопическая теория теплоемкости кристаллических тел. Проведено измерение температуры двух различных образцов в зависимости от времени. Результаты обработаны методом наименьших квадратов. Были экспериментально определены молярные теплоемкости образцов.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

83892. Принципы и техника наложения кишечного шва. Классификация кишечных швов 50.62 KB
  Сквозные швы являются инфицированными грязными. Швы не проходящие через слизистую оболочку называют неинфицированными чистыми. В зависимости от рядности кишечных швов однорядные швы Матешука нить проходит через края серозной мышечной оболочек и подслнзнстой основы без захвата слизистой оболочки что обеспечивает хорошую адаптацию краев и надежное погружение в просвет кишки слизистой оболочки без дополнительной ее травматизации: двухрядные швы Альберта используется в качестве первого ряда сквозной шов. поверх которого...
83893. Техника выполнения резекции тонкой кишки. Анастомоз по типу «конец в конец» 49.79 KB
  Техника выполнения резекции тонкой кишки Мобилизация резецируемого участка перевязка сосудов и пересечение брыжейки удаляемого сегмента. В зависимости от способа мобилизации выделяют прямую и клиновидную резекции тонкой кишки. Резекция кишки наложение эластических и раздавливающих кишечных зажимов по линии предполагаемого разреза в косом направлении для наложения энтероанастомоза конец в конец и рассечение органа между ними удаляя больше тканей на свободном противобрыжеечном крае кишки в настоящее время для уменьшения...
83894. Техника выполнения резекции тонкой кишки. Анастомоз по типу «бок в бок» 50.15 KB
  Техника выполнения резекции тонкой кишки. В зависимости от способа мобилизации выделяют прямую и клиновидную резекции тонкой кишки.Резекция кишки наложение эластических и раздавливающих кишечных зажимов по линии предполагаемого разреза в косом направлении для наложения энтероанастомоза конец в конец и рассечение органа между ними удаляя больше тканей на свободном противобрыжеечном крае кишки в настоящее время для уменьшения травматизации кишки зажимы не применяются а используются швыдержачки.
83895. Хирургическая анатомия тонкой кишки. Отделы, особенности кровоснабжения. Брыжеечные синусы 52 KB
  Отделы тонкой кишки: двенадцатиперстная кишка рассматривалась выше; тощая кишка; подвздошная кишка. Между листками брюшины по мезентериальному краю выделяют так называемое внебрюшинное поле re nud вдоль которого в стенку кишки вступают прямые артерии а из нее выходят прямые вены и экс траорганные лимфатические сосуды. Скелетотопия: корень брыжейки тонкой кишки начинается от L2 позвонка и опускается слева направо до крестцово подвздошного сустава пересекая горизонтальную часть двенадцатиперстной кишки аорту нижнюю полую вену...
83896. Хирургическая анатомия толстой кишки. Отделы, кровоснабжение, венозный отток. Боковые каналы 50.73 KB
  Отделы толстой кишки: Слепая кишка Восходящая ободочная кишка Правый изгиб ободочной кишки Поперечная ободочная кишка Левый изгиб ободочной кишки Нисходящая ободочная кишка Сигмовидная ободочная кишка Прямая кишка Кровоснабжение ободочной кишки осуществляется верхней и нижней брыжеечными артериями. Ветви верхней брыжеечной артерии: Подвздошноободочная артерия отдает ветви к терминальному отделу подвздошной кишки червеобразному отростку передние и задние слепокишечные артерии и восходящую артерию кровоснабжающую начальную...
83897. Хирургическая анатомия слепой кишки. Техника выполнения аппендэктомии при ретроперитонеальном расположении червеобразного отростка 50.91 KB
  Техника выполнения аппендэктомии при ретроперитонеальном расположении червеобразного отростка. Червеобразный отросток Варианты положения периферической части отростка нисходящее верхушка отростка обращена вниз и влево и достигает пограничной линии а иногда опускается в малый таз наиболее частый вариант; медиальное вдоль концевого отдела подвздошной кишки; латеральное в правом боковом канале; восходящее вдоль передней стенки слепой кишки; ретроцекальное и ретроперитонеальное в забрюшинной клетчатке. Проекция основания отростка...
83898. Аппендэктомия. Доступ, техника выполнения, особенности операции при перитоните и гангренозном аппендиците 53.03 KB
  Аппендэктомия ppendectomi удаление червеобразного отростка. Показания: острые или хронические воспалительные изменения червеобразного отростка доброкачественные и злокачественные его новообразования. Оперативный прием При пересечении брыжейки отростка порциями со стороны свободного ее конца накладывают кровоостанавливающий зажим ближе к основанию пересекают брыжейку над зажимом после чего часть брыжейки под зажимом прошивают лигатуру завязывают. Культя отростка погружается в кисет.
83899. Ретроградная аппендэктомия. Доступ, показания, техника выполнения, опасности и профилактика осложнений 46.28 KB
  Показания: спаечный процесс в области червеобразного отростка ретроцекальное или ретроперитонеальное его положение невозможно вывести отросток в рану. Технические приемы: Отыскивание начального отдела слепой кишки и отростка. Проделывание окна в брыжейке отростка у его основания перевязка отростка. Пересечение отростка погружение культи в стенку слепой кишки по описанному выше способу.
83900. Хирургическое лечение рака толстой кишки 49.17 KB
  Радикальное иссечение опухоли тослтой кишки вместе с соответствующей частью брыжейки с сосудами и сопровождающими лимфатическими сосудами и узлами является наиболее подходящей операцией для локального устранения опухоли. Виды резекции толстой кишки в зависимости от локализации патологического процесса: Правосторонняя гемиколэктомия удаление всей правой половины толстой кишки захватывая 1015 см конечного отрезка подвздошной кишки слепую восходящую ободочную правый изгиб и правую треть поперечной ободочной кишки с последующим наложением...