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

54 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

4238. Механіка електропривода. Електропривод з двигунами постійного струму 5.13 MB
  Основи електропривода Привод – це система пристроїв призначених для перетворення різних видів енергії на механічну, що використовується для приведення в рух виконавчого органа робочої машини. В залежності від виду первинної енергії розрізняють ...
4239. Експлуатація та обслуговування машин 3.52 MB
  У посібнику наведені основні положення Типової системи з технічного обслуговування та ремонту метало- та деревообробного обладнання – основного нормативного документа зі зберігання, транспортування, монтажу, підготовки до використання та викори...
4240. Економіка праці та соціально-трудові відносини. Конспект лекцій 1.64 MB
  Вступ Дисциплінна Економіка праці та соціально-трудові відносини є однією з основних фундаментальних дисциплін підготовки фахівців економічного профілю, яка дозволяє оволодіти теоретико-методологічними основами соціально-економічних відносин у сфе...
4241. Економіка праці і соціально-трудові відносини 413 KB
  Економіка праці і соціально-трудові відносини як предмет наукового дослідження і навчальна дисципліна Праця і соціально-трудові відносини як предмет наукового дослідження. Мета, об’єкт, предмет і завдання дисципліни. Методологі...
4242. Основи етики та естетики. Курс лекцій 116.5 KB
  Предмет етики. Особливості функціонування моралі Предмет етики. Етика, мораль і моральність. Сутність та походження моралі. Особливості функціонування моралі. Етичні категорії. Основні етичні проблеми сучасності. Предмет естетики. Основні категорії...
4243. Комплексный подход к управлению производительностью (эффективностью) производства 83 KB
  Комплексный подход к управлению производительностью (эффективностью) производства Комплексный (системный ) подход к производительности и эффективности производства. Влияние факторов внешней среды на производительность. Влияние внутренних переменных ...
4244. Трансгрессии. Влияние одного гена на проявление ряда других генов 246 KB
  Трансгрессии Сущность явления состоит в том, что при скрещивании при анализе наследования количественного признака (например, окраски эндосперма) у потомков он оказывается более или менее выраженным, чем родительские формы. Например, при скре...
4245. Управление качеством. Сущность управления качеством 90 KB
  Управление качеством. Сущность управления качеством Объективные предпосылки изменения отношения к качеству и эволюция управления качеством. Экономические категории и затратный механизм качества. Качество как фактор конкурентоспособности. Проце...
4246. Аудит як форма фінансового контролю та складова адміністративно-правової інфраструктури детінізації економічних відносин в Україні 1.15 MB
  Аудит як форма фінансового контролю та складова адміністративно-правової інфраструктури детінізації економічних відносин в Україні Актуальність теми дослідження. Трансформаційний стан економічних відносин в Україні характеризується рядом кільк...