Описание экспериментальной установки

Рабочий участок установки показан на рис.2. Вольфрамовая проволока (1) радиусом r₂ расположена на оси вертикальной стеклянной трубки (2) с внутренним радиусом r₁ .Эта трубка заполнена исследуемым газом - воздухом (3). Внешняя стеклянная трубка (4) образует кожух для термостатирующей жидкости (воды) (5).

1

4

2

3

5

Рис.2

Тепловой поток, идущий через газ от нагретой проволоки, нагревает прилегающие к внутренней трубке слои воды. Вследствие теплового расширения плотность этих слоев воды уменьшается, появляется разность плотностей, которая вызывает движение - циркуляцию жидкости и непрерывное обновление слоев, прилегающих к трубке.

Из-за большой теплоемкости и значительного объема циркулирующей воды изменение ее температуры в течение опыта незначительно (тем более, что полученное от трубки тепло рассеивается в окружающую среду). Благодаря циркуляции воды можно считать, что температура внутренней стеклянной трубки (т.е. температура Т₁) равна температуре воды, которую можно принять равной комнатной температуре.

Рабочий участок электрической схемы установки приведен на рис.3. Сопротивление рабочего участка нити определяется формулой :

U_П

U_R

Рис.3

, (13)

где:, (14)

R_э - эталонное сопротивление, U_R - падение напряжения на эталонном сопротивлении, U_П и R₂ падение напряжения на проволоке и сопротивление вольфрамовой проволоки при температуре Т₂.

Порядок выполнения работы

1. Записать в лабораторный журнал данные, определяющие условия проведения эксперимента, и погрешности измерительных приборов:

Длина проволоки L = 505мм.

Радиус проволоки r₂= 0,05 мм.

Внутренний радиус трубки r₁= 3,5 мм.

Температурный коэффициент сопротивления

вольфрама _T = 0,0051 K^-1

Эталонное сопротивление R_э=0,1 Ом

Комнатная температура T₁= K

Сопротивление нити (при T₁ =293 К) R₁=2,54 Ом

2.Нарисовать таблицу 1.

Таблица 1

N	UП,В	UR,мВ	I,A	R2,Ом	Р, Вт	T2,K	Т1—Т2 , K	Wизл, Дж	,
1.	2
2.	3
3.	4
4.	5

3. Убедиться, что все приборы выключены. Повернуть регулятор напряжения блока питания против часовой стрелки до упора.

4. Убедиться в том, что цифровой прибор подключен соединительными проводами к разъемам “Вольтметр” установки, а разъемы “Источник питания” блока питания подключены к разъемам “Источник питания” установки.

5. Включить тумблером “Сеть” блок питания. Он должен прогреться в течение 10 мин.

6. Включить тумблер “Источник питания”. При этом на пульте должна загореться правая лампочка.

7. Тумблер “U_П / U_R” установки включить в положение U_П.

8. Нажать кнопку цифрового прибора, выбрав диапазон 20 В. Включить цифровой прибор, при этом его индикаторы должны показывать “0”.

9. Регулятором напряжения установить значение напряжения на проволоке равное 2 В. Вследствие тепловой инерции измерительной ячейки переход от одного установившегося теплового состояния к другому происходит через определенный интервал времени, увеличивающийся с ростом тока в цепи. О достижении стационарности процесса можно судить по показаниям вольтметра: направленное изменение напряжения сменяется небольшими случайными колебаниями около некоторого среднего значения, которое и следует записывать в таблицу результатов измерений.

10. Тумблер “U_П / U_R” установки переключить в положение U_R . Нажать кнопку цифрового прибора, выбрав диапазон 200 мВ. Записать значение напряжения на сопротивления R_Э в таблицу.

11. Нажать кнопку цифрового прибора, выбрав диапазон 20 В. Переключить тумблер “U_П / U_R” снова в положение U_П.

12. Повторить измерение согласно п.8-11 для значений напряжения на проволоке U_П = 3; 4; 5 (В).

13. По окончании измерений регулятор напряжения блока питания повернуть против часовой стрелки до упора. Выключить цифровой прибор. Тумблер источника питания установить в положение «Выкл».