Работа № 6 Определение теплоемкости твердого тела

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 dQ, 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 DQ_потерь 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 DQ_нагр/Dt (Dt - 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 20¸ 40 сек. запишите значения температуры. Всего надо сделать 6¸ 8 измерений. Также запишите значения напряжения и силы тока I. Выключите нагрев, откройте дверцу печи (для ускорения остывания).

5. Для каждого интервала времени Dt найдите соответствующее изменение температуры DT и посчитайте значения . Нанесите полученные точки на координатную плоскость ( , t), располагая значения посередине временного интервала измерения (те есть, если измерения проводились через 30 сек, то значение , посчитанное на интервале 0¸ 30 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 C_П.

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 №1:

Таблица 1

Физ. величина	Dt	T1		T2		СП	С	со
Ед. измерений   Номер опыта	с	К		К
…
n

 

Для получения приемлемой погрешности при проведении измерений необходимо, чтобы температура повышалась не менее, чем на 3¸ 4 °С за интервал измерения. По формуле [4] будет определена суммарная теплоемкость печи и образца С. Найдите теплоемкость образца С_о:

[5]

Рассчитайте удельную теплоемкость: .

Сравните со справочными значениями.

 

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. B. Энергетические феномены тонкого тела
2. Cyanocobalamin, крайне важного вещества для здоровья тела. Для многих
3. II. НАУЧНОЕ РУКОВОДСТВО КУРСОВЫМИ РАБОТАМИ
4. III.ОПРЕДЕЛЕНИЕ УЩЕРБА И ВЫПЛАТА СТРАХОВОГО ВОЗМЕЩЕНИЯ.
5. IV. Внеурочная и внеклассная работа.
6. VI. Определение девиации по сличению показаний двух компасов
7. А. Импульс силы. Б. Момент силы. В. Работа силы. Г. Плечо силы. Д. Проекция силы.
8. А. Определение марки цемента
9. А. Только совершением работы. Б. Только теплопередачей. В. Совершением работы и теплопередачей. Г. Внутреннюю энергию тела изменить нельзя.
10. Адаптация детей к началу обучения в школе, понятие адаптации, факторы, влияющие на ее успешность. Определение готовности детей к школе.
11. Анализ объема продаж в отрасли и определение доли рынка компании.
12. Безопасность движения поездов при путевых работах