Експериментальна установка

В роботі використовується регулярний С-калориметр, в якому охолоджується досліджуваний зразок. Схема С-калориметра представлена на малюнку. В основі приладу 8 вбудована голка з умонтованим "гарячим" спаєм термопари 7 мідь-константан 3. Матеріал голки має високу теплопровідність, що забезпечує швидке вирівнювання температури спаю й температури досліджуваного зразка 3, який насаджується на голку. З¢ємна частина калориметра 1 - теплоізоляційна втулка, що забезпечує регулярний режим охолодження. "Холодний" спай 5 мідь-константан термопари 7 вмонтовано в масивну основу калориметра і він має температуру оточуючого середовища Т_с.

Термоелектрорушійна сила термопари 7 вимірюється гальванометром Г, чутливість якого регулюється опором R_g у межах 40-50 Ом. Опір шунта R_ш - забезпечує необхідне згасання коливань рухливої системи гальванометра.

Досліджуваний зразок 3 виготовляється у вигляді циліндра діаметром 8-10 мм та висотою 20 мм з отвором по осі. Нагрітий (у долонях) зразок отвором надягається на голку калориметра 4 і закривається з'ємною кришкою 1.

Методика експеримента

Нагрітий нерівномірно до певної температури зразок охолоджується в регулярному режимі. Охолодження проходить через стадію вирівнювання температури по всьому зразку до Т і подальшого охолодження всього зразка до температури термостату Т_с, яка рівна температурі оточення калориметра. Цей режим охолодження називається регулярним. В регулярному режимі залежність температури від часу описується експоненціальною залежністю

. (13)

В (13) величина t-називається темпом охолодження і вона залишається сталою на протязі часу охолодження. Якщо вимірювати різницю температур DТ між калориметром та зразком за допомогою термопари, для якої електрорушійна сила

Е=aDТ, DТ=Т-Т_с, (14)

то легко визначити темп охолодження t через Е. Прологарифмуємо (13) і візьмемо похідну по t. В результаті одержимо

. (15)

Замінивши нескінченно малі dt та dlnT на малі скінчені різниці Dt та DlnT, одержимо

. (16)

За властивістю логарифма при Dt_і_j=t_і- t_j маємо

. (17)

Відношення DT_і/DT_j в (17) замінимо відношенням значень термоелектрорушійних сил у поділках гальванометра (ціна поділок у відношенні скорочується) n_і/n_j для моментів часу t_і , t_j. Тепер (16) запишемо у вигляді

. (21)

Основним рівнянням регулярного режиму для С-калориметра є стала швидкість охолодження будь-якого тіла в розрахунку на один кельвін

, (22)

що дає можливість визначити невідому питому теплоємність С тіла маси m за допомогою еталонного зразка "e", наприклад, міді

. (23)

В цьому виразі С_е, m_e, t_e - питома теплоємність, маса та темп охолодження еталонного зразка, m-маса зразка. Для визначення С потрібно з експеримента знайти темпи охолодження та .

Хід виконання роботи.

Кожен зразок (еталонний та досліджуваний) нагріваємо у долонях і розміщуємо у калориметрі. Спочатку тепло від зразка поширюється на голку (спай термопари) і через деякий час установлюється регулярний режим охолодження. В роботі доцільно дочекатись коли "зайчик" гальванометра дійде до позначки шкали 9,5 і потім через кожні 0.5 поділки шкали проводимо вимірювання часу t_і проходження значення шкали n_і. Дані заносимо у відповідні рядки Таблиці 1, згідно позначень.

Таблиця 1.

		Поділки шкали гальванометра
n_і	9.5		8.5		7.5		6.5		5.5		4.5
ln n_і	2.25	2.20	2.14	2.08	2.02	1. 95	1.87	1.79	1.70	1.61	1.50	1.39
t_1і, с
t_2і, с
t_3і, с