Измерения и обработка результатов

1. Два образца, железный и медный, вдвинуть в отверстие трубчатой печи так, чтобы они не касались друг друга (рис. 1).

2. Включить печь в сеть.

3. Нагреть образцы до температуры 250 оС и быстро выдвинуть их из печи.

4. Нагретые образцы охлаждаются на неподвижном воздухе. Через каждые 10 с производится запись температуры Т1 и Т2 по показаниям гальванометров. Время t отсчитывается по секундомеру или часам с секундной стрелкой.

5. После охлаждения образцов до температуры ниже 50 оС опыт повторить.

6. Обесточить установку.

7.

 
 

Построить графики зависимости температуры Т1 и Т2 образцов от времени:

Т1 = j(t); Т2 = j(t). Отложить по оси абсцисс время t, а по оси ординат – температуру Т. Для каждого образца снять две кривые охлаждения и построить графики для меди и железа по средним значениям.

8. Графическим методом перевести кривые Т=j(t) образцов и кривые
DT ¤ Dt = j(Tср), для чего кривые Т = j(t) разбивают на одинаковые, близкие друг к другу участки вертикальными линиями, перпендикулярными оси абсцисс. Разности значений ординат кривых в точках пересечения их с вертикальными линиями будут представлять собой разности температур
(Т1–Т2), (Т2–Т3 )... и т.д. для интервалов времени Dt1, Dt2,... и т.д., на которые разбита ось абсцисс вертикальными линиями Dt1 = Dt2 =...= 10 с. Отношения

и т.д. характеризуют среднюю скорость охлаждения в данном интервале температур DТ.

 

9. Числовые значения, вычисленные по формуле в п.8, занести в журнал наблюдений и построить графики зависимости DT ¤ Dt = j(Tср) для образцов меди и железа, откладывая по оси абсцисс среднее значение температуры Тср в интервале температур DТ, а по оси ординат DT ¤ Dt первого графика.

 
 

 

 


10. Определить удельную теплоемкость железа С1 для температур 50, 200, 300, 400, 500 0 С. Для этого в формулу

(8)

подставить значения DT ¤ Dt для каждого образца при этих температурах. За эталонный образец принять медный; зависимость удельной теплоемкости меди от температуры приведена в таблице 1.

Таблица 1. Значения удельной теплоемкости меди для различных значений температуры

Температура, оС
Уд. теплоемкость, Дж/(кг.К)

11. Из таблицы взять значения удельной теплоемкости меди (С2) для температуры 100, 200, 300, 400, 500 0С и подставить в формулу соответствующие значения DT ¤ Dt для меди, которые найдены из графика DT ¤ Dt = j(Tср) для медного образца. Массы образцов приведены на стенде.

12. Определить среднее значение С2; по формуле С2m= С2*М определить молярную теплоемкость железного образца

13. Полученные результаты занести в журнал наблюдений.

Журнал наблюдений

t, c Т медь,оС Т железо,оС Тср медь, оС Тср железооС медь железо С1 , (медь) С2 , (железо)
                 
                 
                 

Контрольные вопросы

1. Что называется теплоемкостью, удельной теплоемкостью и молярной теплоемкостью тела? Единицы их измерения?

2. От чего зависит теплоемкость тела?

3. От чего зависит удельная теплоемкость тела?

4. Сформулируйте закон равномерного распределения по степеням свободы молекул.

5. Сформулируйте закон Дюлонга и Пти.

Литература

1. Савельев И.В. Курс общей физики: В 3-х т. М.: Наука, 1982. Т.1.

2. Сивухин Д.В. Общий курс физики: Молекулярная физика и термодинамика. М.: Наука, 1981. Т.2.

3. Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высш. Школа, 1985.

4. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. М.: Наука, 1985.

Лабораторная работа № 10(?)