4.2. Операції при роботі з установкою

Перед початком дослідів необхідно увімкнути в дію термостати, відрегулювати температури рідин у них таким чином, щоб різниця між ними становила 15 - 20 ⁰С.

Для нагрівання -калориметр розміщується в умовно “гарячому” термостаті. Де він знаходиться до настання сталого теплового стану та повного прогрівання досліджуваного матеріалу, який знаходиться у ньому. Прогрівання можна вважати закінченим, якщо показання цифрового мікропроцесорного вимірювача 2ТРМ0, з`єднаного із диференційною термопарою, будуть близькими до нуля.

Далі, -калориметр слід перенести в умовно “холодний” термостат. Із момента внесення -калориметра у холодну воду (момент часу - 0 хвилин), починається процес охолодження та відлік часу. Запис показань цифрового мікропроцесорного вимірювача слід проводити кожні 30 секунд. Весь дослід триває до 20 хвилин, доки показання мікропроцесорного вимірювача будуть близькими до нуля. За цих умов дослід сягає своєї третьої стадії (див. рис.1). Подальші вимірювання не матимуть рації для визначення стадії регулярного режиму. Результати досліду слід записати до таблиці.

Дослід із вивчення регулярного режиму нагрівання проводиться аналогічно дослідженню регулярного режиму охолодження. Різниця полягає лише у тому, що -калориметр одразу переноситься у “холодний” термостат, а експеримент починається із моменту внесення “охолодженого” -калориметра в “гарячий” термостат. Результати цього досліду теж слід записати до таблиці.

Примітка. Після закінчення дослідів слід вимкнути термостати і цифровий вимірювач із мережі живлення. Вмикання та вимикання термостатів і цифрового вимірювача слід виконувати під наглядом викладача або лаборанта.

5. Обробка результатів дослідів

Обробка дослідних даних зводиться до побудови у напівлогарифмічних координатах графіків lnu = f(t) для регулярного режиму охолодження та нагрівання, а також обчислення темпу охолодження.

Між надлишковою температурою та показаннями мікропроцесорного вимірювача існує пропорційний зв`язок, ⁰С:

, (13)

де К - деякий коефіцієнт пропорційності, значення якого залежить від типу приладу (його внутрішнього опору), та характеру залежності електрорушійної сили термопари, від u і опору зовнішнього ланцюга.

Враховуючи, що надлишкова температура досліджуваного тіла змінюється у досить вузькому інтервалі, можна вважати, що електрорушійна сила диференційної термопари практично лінійно залежить від u. Із врахуванням цього при вимірюванні одним і тим же цифровим приладом в умовах незмінного опору зовнішнього ланцюга вважається, що К = const. Тому темп охолодження знайдеться як, 1/с:

, (14)

де N₁ , N₂ – показання вимірювача у ⁰С, що відповідають моментам часу та після настання регулярного режиму.

Таким чином, коли К=const, то необов`язково використовувати проградуйовану термопару. Темп охолодження тіла можна визначити за допомогою графіка lnN=f(t). Цей графік будується за даними вищевказаних вимірів. На цьому графіку виділяється лінійна ділянка, що відповідає стадії регулярного режиму.

Далі, виділивши дві дослідні точки, аналогічно до рис. 1, за допомогою формули (14) визначається темп охолодження.

Розрахувавши за допомогою рівняння (11) коефіцієнт форми калориметра, за допомогою основної розрахункової формули (10) знаходиться шуканний коєфіцієнт температуропровідності .

Коєфіцієнт теплопровідності досліджуваного матеріалу у відповідності до формули (2) може бути обчислений за співвідношенням, Вт/(м .⁰С):

. (15)

До цього співвідношення необхідно підставити отриманні за результатами досліду коефіціент температуропровідності та табличні значення теплоємності та густини .

Отримані значення коефіцієнтів температуропровідності та теплопровідності треба співставити із табличними значеннями цих величин.

Відносна похибка у визначенні коефіцієнта температуропровідності визначається за співвідношенням:

, (16)

де D , D - абсолютні похибки визначення відповідно темпу охолодження та коефіцієнта форми калориметра. Вони знаходяться із врахуванням рівняння (14), 1/с:

(17)

та рівняння (11), м²:

, (18)

де абсолютні похибки при визначенні даних за цифровим мікропроцесорним вимірювачем класу точності К_Т дорівнюють:

. (18)

Абсолютні похибки вимірювання часу за годинником із найменшою поділкою 1с дорівнюють с. Абсолютні похибки визначення радіуса (діаметра) та довжини -калориметра дорівнюють м.

В остаточному вигляді формули для обчислення абсолютних похибок мають вигляд для , 1/с:

, (20)

для , м² :

. (21)