ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЗАДАЧА

Приборы ипринадлежности: Лабораторная установка ФПТ1-8, набор образцов (алюминий, латунь, сталь).

Описание установки

Установка ФПТ1-8 представляет собой конструкцию настольного типа, состоящую двух основных частей:

1. Блок приборный;

2. Блок рабочего элемента РЭ-8

Приборный блок представляет собой единый конструктив со съемной крышкой, съемными лицевыми панелями. Внутри блока размещены печатная плата с радиоэлементами, органы подключения регулирования, трансформаторы.

На лицевой панели блока находятся цифровой контроллер для измерения времени, амперметр, вольтметр, органы управления и регулирования установки.

Блок РЭ-8 представляет собой коробчатый конструктив, укрепленный на горизонтальном основании. Несущими узлами блока РЭ-8 являются панель и кронштейн, скрепленные между собой винтами. Спереди блок закрыт съемным экраном из оргстекла. На панели расположен цифровой контроллер для измерения температуры, внизу на выступающей панели размещены образцы из различных материалов и рукоятка для установки образцов в нагреватель.

Нагреватель состоит из металлического кожуха, теплоизолирующего материала, калориметра. В калориметр вмонтирован датчик контроллера для измерения температуры.

Принцип действия установки

Удельная теплоемкость твердого тела определяется по формуле

(11)

где C – теплоемкость, Q – количество теплоты, поглощенное образцом при нагревании на , m – масса образца, - разность конечной и начальной температур.

Если для нагрева пустого калориметра на требуется Q₁ джоулей тепла, а для нагрева калориметра с исследуемым образцом на требуется Q₂ джоулей тепла, то на нагрев самого образца идет

(12)

В лабораторной установке нагрев производится пропусканием тока через нагреватель.

Количество теплоты, выделяемое нагревателем:

(13)

где i – ток через нагреватель, u – напряжение на нагревателе, t - время нагрева.

Если мощность нагрева остается постоянной в течении всего эксперимента, то после постановки выражения для количества теплоты из формулы (13) в формулу (12)

(14)

где t₁ - время нагрева пустого калориметра на , t₂ - время нагрева калориметра с образцом на .

Тогда (15)

Ход эксперимента

1. Вывести на минимум ручку потенциометра в модуле «НАГРЕВ».

2. Подать на установку питание, включив тумблер «ВКЛ» в модуле «СЕТЬ».

3. Убедиться, что в калориметре отсутствует образец. Плотно закрыть крышку калориметра.

Таблица 1. Характеристика исследуемых образцов.

4. Записать начальную температуру пустого калориметра.

5. Включить тумблер «ВКЛ» в модуле «НАГРЕВ». Регулятором модуля установить заданную мощность нагрева. Записать значения напряжения и тока.

6. Записать время нагрева пусто калориметра на .

7. Отключить нагрев. Для быстрого охлаждения калориметра открыть крышку, опустить в калориметр один из образцов. Температура начнет понижаться.

8. Установить исследуемый образец в калориметр, подождать, когда установиться постоянная температура. Записать начальную температуру калориметра с образцом.

9. Нагрев должен осуществляться при тех же значениях напряжения и тока, что и для пустого калориметра.

10. Записать время нагрева калориметра с исследуемым образцом на (значение выбрано в пункте 6).

11. Отключить нагрев. Вынуть образец. Для вынимания образца надо повернуть по часовой стрелке винт в нижней части калориметра, после чего вынуть его рукояткой.

12. Заполнить таблицу 2

Таблица 2

№ п.п.	Измеряемая величина	Пустой калориметр	Исследуемые образцы
латунь	алюминий	сталь
	В А
	m, кг
	, 0С
	t, сек
	, сек
	С,

Контрольные вопросы

1. Что называется теплоемкостью тела?

2. В чем заключается суть классической теории теплоемкости твердых тел? Сформулируйте закон Дюлонга и Пти.

3. Каковы недостатки классической теории теплоемкости? Когда они проявляются?

4. Из каких положений исходит квантовая теория Эйнштейна?

5. Проанализируйте формулу теплоемкости Эйнштейна (9) при Т®¥ и Т®0.

6. Какие усовершенствования внесены в теорию теплоемкости твердых тел Дебая? Для какого интервала температур справедлив закон кубов Дебая?

7. Каково физическое содержание понятия характеристической температуры Дебая?

8. Почему при комнатной температуре теплоемкость алмаза не подчиняется закону Дюлонга и Пти?

Поиск по сайту: