МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

Кузнецов Д.В., Блинков И.В., Конюхов Ю.В.,

Волхонский А.О., Сидорова Е.Н., Нгуен В.М.,

Чан Б.Х., Котов С.А., Таранов М.Г.

Техника

физико-химического

эксперимента

Лабораторный практикум V13-1

Москва 2013

Уважаемые студенты и преподаватели!

Вы открыли бета версию электронного лабораторного практикума по курсу «Техника физико-химического эксперимента». Если Вы обнаружите орфографические или стилистические ошибки, убедительная просьба, сообщить номер версии и страницу с ошибкой. Адрес электронной почты: martensit@mail.ru.

Будем рады получить также Ваши предложения и пожелания.

С уважением,

Коллектив авторов.

Аннотация

Курс «Техника физико-химического эксперимента» предназначен для будущих специалистов в области научных исследований, эффективность которых в значительной степени определяется научно обоснованным выбором методики исследования и планированием эксперимента. Правильно поставленный научный эксперимент с использованием современной аппаратуры и приборов позволяет получить достоверные и точные данные, установить природу и закономерности изучаемых явлений и процессов. При этом требуется математическая обработка результатов с широким использованием компьютерных технологий.

Лабораторный практикум по курсу «Техника физико-химического эксперимента» предназначен для бакалавров, обучающихся по направлению 150100 «Материаловедение и технологии новых материалов».

Содержание

Лабораторная работа № 1. 8

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕРМОМЕТРАМИ 8

И УПРАВЛЕНИЕ РАБОТОЙ ПЕЧИ 8

I. Цели работы. 8

II. Теоретическое введение. 8

2.1. Измерение температуры термопарами. 10

Недостатки термопар: 16

Для получения высокой точности измерения температуры (до ±0,01 °С) требуется индивидуальная градуировка термопары. 16

Высокое исходное сопротивление. 16

Зависимость ТЭДС от температуры существенно нелинейна (величину  нельзя считать постоянной в широком диапазоне температур). Это создает трудности при разработке вторичных преобразователей сигнала. 16

Необходимость поддержки постоянной температуры одного из концов. 16

Преимущества термопар: 16

2.2. Измерение температуры термисторами-термосопротивлениями. 20

III. Экспериментальная часть. 24

3.1. Описание лабораторной установки и экспериментальные схемы измерения. 24

3.2. Техника безопасности при выполнении работы. 26

3.3. Порядок выполнения лабораторной работы. 26

3.4. Обработка результатов эксперимента. 40

IV. Требования к отчету по работе. 41

V. Контрольные вопросы. 42

VI. Список литературы. 44

Лабораторная работа № 2. 45

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ АБСОЛЮТНО ЧЕРНОГО ТЕЛА (АЧТ) ИНФРАКРАСНЫМИ ТЕРМОМЕТРАМИ 45

I. Цели работы. 45

II. Теоретическое введение. 45

2.1. Характеристики теплового излучения. 45

2.2. Абсолютно черное тело (АЧТ) и законы излучения. 48

2.3. Оптическая пирометрия. 53

III. Экспериментальная часть. 56

3.1. Описание лабораторной установки. 56

3.2. Требования безопасности при выполнении работы. 60

3.3. Порядок выполнения лабораторной работы. 61

3.4. Обработка результатов эксперимента. 65

IV. Требования к отчету по работе. 65

V. Контрольные вопросы. 66

VI. Список литературы. 68

Лабораторная работа № 3. 69

ПОВЕРКА ПИРОМЕТРА ПО ОБРАЗЦОВОЙ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЛАМПЕ НАКАЛИВАНИЯ 69

I. Цели работы. 69

II. Теоретическое введение. 69

2.1. Измерительные приборы и их поверка. 69

2.2. Поверка ИК-термометра с помощью образцовой лампы накаливания. 72

III. Экспериментальная часть. 76

3.1. Описание лабораторной установки. 76

3.2. Техника безопасности при выполнении работы. 78

3.3. Порядок выполнения лабораторной работы. 78

3.4. Обработка результатов эксперимента. 80

IV. Требования к отчету по работе. 80

V. Контрольные вопросы. 81

VI. Список литературы. 82

Приложение 3.1. 83

Лабораторная работа № 4. 84

ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА ГАЗА 84

I. Цели работы. 84

II. Теоретическое введение. 84

III. Экспериментальная часть. 91

3.1. Описание лабораторной установки. 91

3.2. Требования безопасности при выполнении работы. 93

3.3. Порядок выполнения лабораторной работы. 93

3.4. Обработка результатов эксперимента. 99

IV. Требования к отчету по работе. 99

V. Контрольные вопросы. 100

Лабораторная работа № 5. 101

УСТРОЙСТВО И РАБОТА ВАКУУМНОЙ СИСТЕМЫ 101

I. Цели работы. 101

II. Теоретическое введение. 101

2.1. Физика вакуума. 101

2.2. Вакуумные насосы. 108

2.3. Датчики измерения вакуума – вакууметры. 113

2.4. Причины и виды натекания в вакуумной системе. 115

III. Экспериментальная часть. 116

3.1. Указания по технике безопасности при работе с вакуумными устройствами. 116

3.2. Описание оборудования. 116

3.3. Порядок проведения лабораторной работы. 119

3.4. Обработка результатов измерений. 120

IV. Требования к отчету по работе. 121

V. Контрольные вопросы. 121

VI. Список литературы. 123

Лабораторная работа № 6. 124

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАКУУМА 124