- •Кафедра Общей и технической физики
- •Работа №1 Газовые законы. Тарировка газового термометра
- •Экспериментальная установка
- •Задание
- •Работа №2 Цикл тепловой машины
- •Экспериментальная установка
- •Назначение и характеристика основных элементов установки:
- •Задание
- •Работа № 6 Определение теплоемкости твердого тела
- •Экспериментальная установка
- •Задание
- •Работа № 8 Определение показателя адиабаты при адиабатическом расширении газа
- •Вывод рабочей формулы.
- •Порядок выполнения работы.
- •Работа № 10 Определение коэффициента термического расширения (линейного) твердого тела
- •Экспериментальная установка
- •Задание
- •Работа № 11 Определение коэффициента термического расширения (объемного) жидкости
- •Экспериментальная установка
- •Задание
- •Работа № 12 Исследование эффекта Джоуля-Томпсона при адиабатическом истечении газа
- •Работа № 13 Исследование диффузии газов
- •Экспериментальная установка
- •Назначение и характеристика основных элементов установки:
- •Задание
- •Работа № 17 Определение теплопроводности газов методом нагретой нити
- •Экспериментальная установка.
- •Задание
- •Работа № 18 Определение теплопроводности твердого тела (пластина)
- •Экспериментальная установка
- •Назначение и характеристика основных элементов установки:
- •Задание
- •Физика на компьютере
Порядок выполнения работы.
1) открыв кран 10, напустить воздух из баллона 2 в сосуд 1; закрыть кран;
2) подождать, когда разность уровней жидкости в манометре стабилизируется, измерить разность уровней h1; (для удобства и быстроты проведения эксперимента можно нажать «прыжок» во времени, но не более 1 минуты и несколько раз)
3) открыть кран 3, и когда избыток воздуха выйдет из сосуда, быстро закрыть его (в данной работе параметры установки подобраны таким образом, что достаточно повернуть кран 3 на 180чтобы давление газа в сосуде сравнялось с атмосферным).
4) подождать, когда разность уровней жидкости в манометре стабилизируется (температура воздуха в сосуде станет равной комнатной температуре); измерить разность уровней h2.
5) повторить пп.1-4 не менее десяти раз (напуская в сосуд воздух до разного давления), по результатам измерений заполните таблицу:
Таблица 1
Физ. величина |
h1 |
h1 |
h2 |
h2 |
h1 - h2 |
i |
Ед. измерения Номер опыта |
|
|
|
|
|
|
1. |
|
|
|
|
|
|
2. |
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
___________________
Примечание.h1иh2 - приборная ошибка в измеренииh1иh2.h1= h2= 1 мм.
6) вычислить для каждого измерения по формуле (8); найти среднее значение;
7) погрешность измерения в этом случае (величина определяется многократно) допускается рассчитать как среднюю квадратичную для серииnизмерений:
.
8) привести окончательный результат.
Контрольные вопросы
1. Что такое теплоемкость, молярная теплоемкость, удельная теплоемкость? Как они связаны? Какова размерность теплоемкости? От чего зависит молярная теплоемкость?
2. Почему Cp>CV с точки зрения первого начала термодинамики?
3. Какой процесс называют адиабатическим? Каким уравнением описывается адиабатический процесс? Изобразите адиабату в координатах p-V.
4. Какие термодинамические процессы происходят в данной работе? Изобразите эти процессы в координатах p-T, V-T, р-V.
5. Почему измерение давления следует производить не сразу после напуска (выпускания) воздуха, а через некоторое время?
библиографический список
учебной литературы
Калашников Н.П.Основы физики. М.: Дрофа, 2004. Т. 1
Савельев И.В. Курс физики. М.: Наука, 1998. Т. 2.
Детлаф А.А., Яворский Б.М.Курс физики. М.: Высшая школа, 2000.
Иродов И.ЕЭлектромагнетизм. М.: Бином, 2006.
Яворский Б.М., Детлаф А.А.Справочник по физике. М.: Наука, 1998.
Работа № 10 Определение коэффициента термического расширения (линейного) твердого тела
Цель работы:
1) определение температуры металлической проволоки при протекании через нее электрического тока;
2) измерение удлинения проволоки при нагревании; 3) определение показателя коэффициента термического расширения.
В работе используются: регулируемый источник постоянного тока; два цифровых вольтметра постоянного тока; теплоизолированная труба; металлическая проволока; микрометрический индикатор.
Практически все физические параметры изменяются при изменении температуры тела. В данной работе экспериментально определяется коэффициент термического расширения твердого тела (металлической проволоки).
Связь между температурой тела и изменением его объема задается формулой
[1]
где - коэффициент объемного расширения,Vo- объем при начальной температуре,
t- изменение температуры.
Для линейного расширения тела формула [1] приводится к виду:
[2]
где - коэффициент линейного расширения,Lo- начальная длина тела,Lo= 1 м.
Из формулы [2] следует, что для определения коэффициента необходимо знать начальную длину проволокиLo, изменение температурыtи соответствующее изменение длиныL. Изменение длины проволоки можно непосредственно измерить при помощи микрометрического индикатора, а температуру непосредственно измерить невозможно. Поэтому в данной работе определение температуры проволоки производится по изменению ее сопротивления при нагревании (термический коэффициент сопротивления предполагается известным).
Зависимость сопротивления металла от температуры имеет вид, аналогичный формуле [1]:
[3]
Поскольку нагрев проволоки производится протекающим через нее электрическим током, зная падение напряжения на сопротивлении и силу тока, можно вычислить сопротивление проволоки:
[4]
Силу тока определяем по падению напряжения на эталонном сопротивлении, термическим коэффициентом сопротивления которого можно пренебречь.
При выполнении работы необходимо учитывать, что зависимость [2] выполняется в ограниченном интервале температур. При значительном нагреве удлинение проволоки превышает рассчитанное по формуле [2], проявляется эффект, аналогичный пластической деформации при значительном растяжении. Поэтому при обработке экспериментальных данных необходимо рассчитывать коэффициент по температурам, незначительно отличающимся от начальной.