Описание экспериментальной установки

Установка ФПТ1-8 (рис. 9.1) представляет собой настольную конструкцию, состоящую из трех основных частей: приборного блока 1; блока рабочего элемента 2; стойки, на которой они укреплены.

На лицевой панели приборного блока находятся: цифровой контроллер для измерения времени 3, амперметр 4, вольтметр 5, органы управления и регулирования установки. Визуально приборный блок разделен на три функциональных зоны: «ИЗМЕРЕНИЕ», «НАГРЕВ» и «СЕТЬ». Узел «ИЗМЕРЕНИЕ» состоит из цифрового контроллера для измерения времени, амперметра и вольтметра, которые осуществляют замер времени проведения опыта, величины тока и напряжения соответственно. Узел «НАГРЕВ» 6 осуществляет включение и регулирование нагрева нагревателя. Узел «СЕТЬ» 7 осуществляет подключение установки к сети питающего напряжения.

На панели блока рабочего элемента расположен цифровой контроллер для измерения температуры 8. Внизу на выступающей панели размещены образцы из различных материалов 9 и рукоятка 10 для установки образцов в нагреватель 11. Нагреватель состоит из металлического кожуха, теплоизолирующего материала, калориметра, с намотанной на него спиралью, ручки для выталкивания образца из калориметра. В калориметр вмонтирован датчик контроллера для измерения температуры. Стойка представляет собой настольную конструкцию с горизонтальным основанием для установки приборного блока и блока рабочего элемента.

3. Выполнение упражнений и обработка результатов измерений

1. Нарисовать таблицу 9.1.

2. Снять кожух блока рабочего элемента и подвесить его на винтах задней панели. Включить установку тумблером «СЕТЬ».

3. Пустой колориметр накрыть крышкой. Включить тумблер «НАГРЕВ». С помощью регулятора «НАГРЕВ», установить необходимое напряжение в цепи.

4. При температуре калориметра включить отсчёт времени. Сделать 10 измерений нагрева пустого калориметра с интервалом . Результаты занести в таблицу 9.1.

Таблица 9.1

№
…

5. Выключить тумблер «НАГРЕВ», открыть крышку и охладить калориметр до начальной температуры .

6. Зарисовать три раза таблицу 9.2 для трех исследуемых образцов.

7. Выбрать один из трех исследуемых образцов. Взвесить его на электронных весах и записать полученное значение массы с таблицу 9.2.

Таблица 9.2

Материал образца – ; =
№
…

8. Вращая винт влево, поместить выбранный образец в калориметр. Плотно закрыть крышку калориметра и подождать 3 минуты для того, чтобы температуры калориметра и образца выровнялись.

9. Включить нагреватель калориметра, установив такое же напряжение в цепи, как и при нагревании пустого калориметра.

10. Включить отсчёт времени при . Сделать 10 измерений времени нагревания калориметра с образцом через интервал .

11. Выключить тумблер «НАГРЕВ», открыть крышку калориметра. Для удаления образца из калориметра винт вращать вправо, после чего с помощью рукоятки вынуть нагретый образец.

12. Повторите пункты 7-10 для остальных образцов.

13. Регулятор «НАГРЕВ» установить в крайнее левое положение. Выключите установку тумблером «СЕТЬ».

14. Построить график зависимости времени нагревания пустого калориметра от температуры, а также для каждого образца графики зависимостей времени нагревания калориметра с образцом от изменения температуры калориметра .

15. Определить угловые коэффициенты наклона полученный прямых.

15. Используя значения угловых коэффициентов, определить удельные теплоёмкости образцов по формуле: .

16. Используя данные таблицы 9.3 и закон Дюлонга и Пти, определить молярные теплоёмкости образцов.

Таблица 9.3

№	материал образца	молярная масса, кг/моль
	алюминий	26,98×10-3
	латунь	63,57×10-3
	сталь	55,85×10-3

 

17. Оценить погрешности результатов.

18. Сравнить табличные значения удельной теплоёмкости алюминия, латуни и стали с полученными опытным путём. Сделать вывод.

Контрольные вопросы

1. Что называется удельной теплоёмкостью? В каких единицах она измеряется и от чего она зависит?

2. Приведите различные формулировки второго начала термодинамики.

3. Сформулируйте закон Дюлонга и Пти.

4. В чем заключается метод электрического нагрева для определения теплоёмкости твердых тел?

5. Выведите рабочую формулу (9.7).

6. Почему во время эксперимента нагревание пустого калориметра и калориметра с образцом необходимо производить при одной и той же мощности нагревателя?

7. Чем ограничена максимально допустимая температура нагревания калориметра?

8. Укажите основные источники ошибок данного метода измерений.