50054

Определение теплоемкости твердого тела

Лабораторная работа

Физика

Цель работы: 1 измерение зависимости повышения температуры исследуемого образца в муфельной печи от времени; 2 вычисление по результатам измерений теплоемкости исследуемого образца. В любой момент времени количество тепла поступившее от электронагревателя идет на нагрев установки и на излучение в окружающую среду: [2] Величина Qпотерь пропорциональна разнице температур между печью и окружающим воздухом и может быть принята равной нулю в начальный момент времени. Прямое определение величин в уравнении [2] в начальный момент...

Русский

2014-01-15

116 KB

59 чел.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)

Кафедра Общей и технической физики

(лаборатория виртуальных экспериментов)

Определение теплоемкости твердого тела

Методические указания к лабораторной работе № 6

для студентов всех специальностей

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2010

УДК 531/534 (075.83)

СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА: Лабораторный практикум курса общей физики. Смирнова Н.Н., Фицак В.В. Чернобай В.И. / Санкт-Петербургский горный институт.  С-Пб, 2010, 14 с.

Лабораторный практикум курса общей физики по статистической физике и термодинамике предназначен для студентов всех специальностей Санкт-Петербургского горного института.

С помощью учебного пособия студент имеет возможность, в предварительном плане, ознакомиться с физическими явлениями, методикой выполнения лабораторного исследования и правилами оформления лабораторных работ.

Выполнение лабораторных работ практикума проводится студентом индивидуально по графику.

Табл. 3. Ил. 2. Библиогр.: 5 назв.

Научный редактор доц. Н.Н. Смирнова

©   Санкт-Петербургский горный институт   им. Г.В. Плеханова, 2010 г.

Цель работы:  

1) измерение зависимости повышения температуры исследуемого образца в муфельной печи от времени;

2) вычисление по результатам измерений теплоемкости исследуемого образца.

Определение теплоемкости тел обычно производится путем регистрации количества тепла Q, полученного телом, и соответствующего изменения температуры этого тела dT. Теплоемкость определяется как:

      [1]

Надежность измерения определяется в основном качеством калориметра. Необходимо, чтобы количество тепла, затрачиваемое на нагревание исследуемого тела, было существенно больше тепла, расходуемого на нагревание калориметра, и на потери, связанные с утечкой тепла из установки. При измерении теплоемкости твердых тел стараются или обеспечить как можно более полную теплоизоляцию тела от окружающей среды, или наоборот, не принимая специальных мер к теплоизоляции, учитывают при расчете потери тепла в окружающее пространство.

Данная работа проводится на стандартном лабораторном оборудовании и предполагает при расчетах учет потерь тепла. Рассмотрим тепловой баланс установки при нагреве. В любой момент времени количество тепла, поступившее от электронагревателя идет на нагрев установки и на излучение в окружающую среду:

    [2]

Величина Qпотерь пропорциональна разнице температур между печью и окружающим воздухом, и может быть принята равной нулю в начальный момент времени. Прямое определение величин в уравнении [2] в начальный момент времени невозможно, но подлежит косвенному вычислению. Для этого преобразуем [2], учитывая, что мощность нагревателя P равна Qнагр/t  (t - интервал времени):

    [3]

В уравнении [3] слагаемое  при t = 0 равно нулю, а значение  может быть найдено из графика зависимости  T = f(t).

Экспериментальная установка

В работе используются: муфельная печь 1, содержащая электронагреватель 2, вентилятор обдува 3; термопара 4; цифровой термометр 5; регулируемый источник питания 6; выключатель нагрева 7; таймер 8.

 

Схема установки изображена на рисунке 1. Вентилятор обдува 3 предназначен для равномерного распределения тепла внутри печи. Электронагреватель 2 подключен к регулируемому источнику питания постоянного тока 6, контроль напряжения и тока осуществляется вольтметром и амперметром, входящими в источник питания. Для измерения температуры воздуха служит термопара 4, подключенная к цифровому термометру 5.

ЗАДАНИЕ

1. Запустите лабораторную работу. Отметьте в лабораторном журнале характеристики (масса и материал) полученного образца.

2. Включите источник питания, установите напряжение, указанное преподавателем (или выбранное самостоятельно). Нагрев печи включается кнопкой "ВКЛ", расположенной на пульте НАГРЕВ только при закрытой дверце печи. Для закрывания/открывания дверцы надо нажать на нее левой кнопкой мыши.

3.   Включите вентилятор обдува.

4. Не помещая исследуемый образец в печь, закройте дверцу, включите нагрев и одновременно запустите секундомер. Через интервалы времени 2040 сек. запишите значения температуры. Всего надо сделать 68 измерений. Также запишите значения напряжения  и силы тока I. Выключите нагрев, откройте дверцу печи (для ускорения остывания).

5.  Для каждого интервала времени t найдите соответствующее изменение температуры T и посчитайте значения . Нанесите полученные точки на  координатную плоскость (, ), располагая значения  посередине временного интервала измерения (те есть, если измерения проводились через 30 сек, то значение , посчитанное на интервале 030 сек. соответствует времени 15 сек). Проведите через точки прямую, продолжая ее до пересечения с осью абсцисс, определите по графику значение  при t = 0, пересчитайте значение к . По формуле

      [4]

рассчитать собственную теплоемкость печи CП.

6.  После остывания печи поместите в нее исследуемый образец (для внесения/убирания образца надо нажать на него левой кнопкой мыши при открытой дверце).

7.  Повторите измерения и вычисления по п.п. 4 и 5, изменив, если требуется, напряжение питания.

Результаты измерений занести в таблицу:

Физ. величина

t

T1

T2

СП

С

Со

с

Ед. измерений

Номер опыта

с

К

К

1

n

Для получения приемлемой погрешности при проведении измерений необходимо, чтобы температура повышалась не менее, чем на 34 С за интервал измерения. По формуле [4] будет определена суммарная теплоемкость печи и образца С. Найдите теплоемкость образца Со:

      [5]

Рассчитайте удельную теплоемкость:    .

Сравните со справочными значениями.

библиографический список

учебной литературы

  1.  Калашников Н.П. Основы физики. М.: Дрофа, 2004. Т. 1
  2.  Савельев И.В. Курс физики. М.: Наука, 1998. Т. 2.
  3.  Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. М.: Высшая школа, 2000.
  4.  Иродов И.Е  Электромагнетизм. М.: Бином, 2006.
  5.  Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. М.: Наука, 1998.

  1.  

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

61153. Трудове право 92.69 KB
  Розвивати навички учнів аналізувати поняття, працювати з різними джерелами інформації, формувати правову компетентність школярів як учасників трудових правовідносин.
61154. НАЗИВНІ РЕЧЕННЯ 261.5 KB
  Текст риторичний аспект: односкладні називні речення як риторична фігура зачину або оклику у висловлюваннях різної стильової належності. Розвиток неперервної пошукової пізнавальної активності восьмикласників...
61155. Утворення Афінської держави 75.5 KB
  Розглянути особливості державного устрою Афін; удосконалити навички роботи зі схемою оволодіння новим матеріалом в інтерактивній формі; поглибити розуміння сутності поняття держава. Після цього уроку учні зможуть: називати час проведення реформ Солона утвердження тиранії Пісістрата в Афінах...
61156. ОДНОСКЛАДНІ РЕЧЕННЯ ЯК ЧАСТИНИ СКЛАДНОГО РЕЧЕННЯ. СИНТАКСИЧНИЙ РОЗБІР ОДНОСКЛАДНИХ РЕЧЕНЬ 547.43 KB
  Поглибити знання учнів про односкладні речення як частини складних речень; розвивати вміння аналізувати складні речення, до складу яких входять умовно односкладні речення, моделювати й конструювати складні речення з різними частинами; структурувати вивчений матеріал шляхом здійснення морфологічного розбору односкладних речень
61157. УСНЕ ПОВІДОМЛЕННЯ НА ТЕМУ ПРО МОВУ, ЩО ВИМАГАЄ ЗІСТАВЛЕННЯ Й УЗАГАЛЬНЕННЯ МАТЕРІАЛУ, В НАУКОВОМУ СТИЛІ 27.36 KB
  Поглибити знання восьмикласників про особливості побудови усного повідомлення на тему про мову в науковому стилі, про підвиди наукового стилю: власне науковий, науково-навчальний, науково-популярний
61158. ПОВНІ Й НЕПОВНІ РЕЧЕННЯ. ТИРЕ В НЕПОВНИХ РЕЧЕННЯХ 347.23 KB
  Поглибити знання учнів про повні й неповні речення, сформувати вміння й навички виділяти неповні речення з-поміж повних речень, розвивати вміння користуватися цими видами синтаксичних одиниць в усному й писемному мовленні, удосконалити навички вживання тире в неповних реченнях
61160. ОДНОРІДНІ ЧЛЕНИ РЕЧЕННЯ ІЗ СПОЛУЧНИКОВИМ, БЕЗСПОЛУЧНИКОВИМ І ЗМІШАНИМ ЗВ’ЯЗКОМ 68.5 KB
  Поглибити знання восьмикласників про однорідні члени речення; сформувати загальнопізнавальні вміння знаходити однорідні члени речення та визначати їх вид, аналізувати зв’язок між ними (сполучниковий, безсполучниковий чи змішаний), а також смислові відношення...
61161. РЕЧЕННЯ З КІЛЬКОМА РЯДАМИ ОДНОРІДНИХ ЧЛЕНІВ 130 KB
  Правопис: кома між однорідними членами речення. Міжпредметні звязки: речення з кількома рядами однорідних членів як засіб художньої виразності література. Які члени речення називаються однорідними.