Описание экспериментальной установки. Рабочий участок установки показан на рис.2

Рабочий участок установки показан на рис.2. Вольфрамовая проволока (1) радиусом r2 расположена на оси вертикальной стеклянной трубки (2) с внутренним радиусом r1 .Эта трубка заполнена исследуемым газом - воздухом (3). Внешняя стеклянная трубка (4) образует кожух для термостатирующей жидкости (воды) (5).

 
 

 


 

 

 

 

Рис.2

Тепловой поток, идущий через газ от нагретой проволоки, нагревает прилегающие к внутренней трубке слои воды. Вследствие теплового расширения плотность этих слоев воды уменьшается, появляется разность плотностей, которая вызывает движение - циркуляцию жидкости и непрерывное обновление слоев, прилегающих к трубке.

Из-за большой теплоемкости и значительного объема циркулирующей воды изменение ее температуры в течение опыта незначительно (тем более, что полученное от трубки тепло рассеивается в окружающую среду). Благодаря циркуляции воды можно считать, что температура внутренней стеклянной трубки (т.е. температура Т1) равна температуре воды, которую можно принять равной комнатной температуре.

Рабочий участок электрической схемы установки приведен на рис.3. Сопротивление рабочего участка нити определяется формулой :

UП   UR Рис.3

, (13)

где: , (14)

Rэ - эталонное сопротивление, UR - падение напряжения на эталонном сопротивлении, UП и R2 падение напряжения на проволоке и сопротивление вольфрамовой проволоки при температуре Т2.

 

 

Порядок выполнения работы

 

1. Записать в лабораторный журнал данные, определяющие условия проведения эксперимента, и погрешности измерительных приборов:

 

Длина проволоки L = 505мм.

Радиус проволоки r2= 0,05 мм.

Внутренний радиус трубки r1= 3,5 мм.

Температурный коэффициент сопротивления

вольфрама aT = 0,0051 K-1

Эталонное сопротивление Rэ=0,1 Ом

Комнатная температура T1= K

Сопротивление нити (при T1 =293 К) R1=2,54 Ом

2.Нарисовать таблицу 1.

Таблица 1

N UП,В UR,мВ I,A R2,Ом Р, Вт T2,K Т1—Т2 , K Wизл, Дж l,
1.                
2.                
3.                
4.                

 

3. Убедиться, что все приборы выключены. Повернуть регулятор напряжения блока питания против часовой стрелки до упора.

4. Убедиться в том, что цифровой прибор подключен соединительными проводами к разъемам “Вольтметр” установки, а разъемы “Источник питания” блока питания подключены к разъемам “Источник питания” установки.

5. Включить тумблером “Сеть” блок питания. Он должен прогреться в течение 10 мин.

6. Включить тумблер “Источник питания”. При этом на пульте должна загореться правая лампочка.

7. Тумблер “UП / UR” установки включить в положение UП.

8. Нажать кнопку цифрового прибора, выбрав диапазон 20 В. Включить цифровой прибор, при этом его индикаторы должны показывать “0”.

9. Регулятором напряжения установить значение напряжения на проволоке равное 2 В. Вследствие тепловой инерции измерительной ячейки переход от одного установившегося теплового состояния к другому происходит через определенный интервал времени, увеличивающийся с ростом тока в цепи. О достижении стационарности процесса можно судить по показаниям вольтметра: направленное изменение напряжения сменяется небольшими случайными колебаниями около некоторого среднего значения, которое и следует записывать в таблицу результатов измерений.

10. Тумблер “UП / UR” установки переключить в положение UR . Нажать кнопку цифрового прибора, выбрав диапазон 200 мВ. Записать значение напряжения на сопротивления RЭ в таблицу.

11. Нажать кнопку цифрового прибора, выбрав диапазон 20 В. Переключить тумблер “UП / UR” снова в положение UП.

12. Повторить измерение согласно п.8-11 для значений напряжения на проволоке UП = 3; 4; 5 (В).

13. По окончании измерений регулятор напряжения блока питания повернуть против часовой стрелки до упора. Выключить цифровой прибор. Тумблер источника питания установить в положение «Выкл».