Задание 1

Цель работы: определение удельной теплоемкости твердых тел методом охлаждения.

Приборы и принадлежности: электрическая печь, термопара, латунный и железный образцы, гальванометр, трансформатор.

Методика эксперимента

В данной работе теплоемкость металла определяется методом охлаждения нагретого образца. Количество теплоты Q, отданное телом, будет пропорционально промежутку времени t, площади образца S и разности температур образца T и окружающей среды Тср :

 Q =  S(T-Tcp) t,

где  - коэффициент теплоотдачи.

С другой стороны, исходя из определения удельной теплоемкости вещества c

Q = cmT.

Приравнивая эти выражения, получаем:

S(T-Tcp)t = cmT, или cm T/t = S(T-Tcp). (6.1)

Если взять два образца одинаковых размеров и формы, но сделанных из различных материалов, то для любой температуры, одинаковой для обоих образцов, согласно формуле (6.1) можно записать:

,

откуда . (6.2

В данной работе имеются два образца: латунный m₁ и железный m₂. Зависимость удельной теплоемкости латуни от температуры представлена в табл. 6.1.

Таблица 6.1

T , C	с1 , Дж/кгК	T ,C	с1 , Дж/кгК
100	0,394	300	0,422
150	0,401	350	0,4278
200	0,408	400	0,434
250	0,415

Порядок выполнения работы

1. Поместить в печку латунный образец и в него спай термопары (для измерения температуры).

2. Подключить термопару к гальванометру. Включить печку в электросеть через трансформатор.

3. Нагреть образец до температуры 400С. Нагревание выше 400С недопустимо!!!

4. Вынуть образец из печки. Во время охлаждения образца снять зависимость его температуры от времени.

Проделать аналогичный опыт со вторым образцом. Результаты записать в табл. 6.2.

Таблица 6.2

Время t, мин	Температура T, К
	латунь	железо

5. Построить кривые охлаждения Т=f (t) для обоих образцов.

6. В

   Т₁

   ыбирая одинаковые температуры на кривых охлаждения, определить несколько раз (3-4) скорости охлаждения для обоих образцов.

Пример нахождения скорости охлаждения показан на рис. 6.8. Скорость охлаждения представляет собой тангенс наклона касательной в данной точке. Выберем на графике точку А. Проведя к точке А касательную и взяв ее произвольный отрезок, построим треугольник с катетами Т и t. Отношение Т/t есть скорость охлаждения образца.

Из табл. 6.1 взять значения теплоемкости латуни с₁ для выбранных температур.

Результаты записать в табл. 6.3.

7. Вычислить удельную теплоемкость исследуемого образца (железо) для выбранных температур (формула 6.2).

8. Построить графики зависимости удельной теплоемкости от температуры с₁=f (Т), с₂=f (Т).

Таблица 6.3

Выбранные температуры Т,К	Скорость охлаждения латуни T/t, К/с	Удельная теплоемкость латуни с1, Дж/кгК	Скорость охлаждения железа T/t, К/с	Удельная теплоемкость железа с2, Дж/кгК