Описание установки

С

хема установки для измерения теплоемкости показана на рис.14.3.

Рис.14.3

Исследуемый образец металла имеет вид цилиндра 11, внутри которого находится спираль подогрева 10. Образец помещен в металлический блок 12, нагреваемый снаружи электропечью 8. Подогрев образца производится электрическим током от источника 3. На передней панели источника имеется регулятор 4, позволяющий изменять скорость подогрева. Напряжение и ток измеряются вольтметром 2 и амперметром 5.

Кривая зависимости от времени температуры образца , измеряемой термопарой9, вычерчивается автоматическим потенциометром 6. Масштаб времени на диаграмме определяется скоростью протяжки ленты. Моменты времени, когда , фиксируются по нулевому показанию зеркального гальванометра1 с помощью термопары 13.

Порядок выполнения работы

1. Заполнить сосуд Дьюара с термопарой кусочками льда.

2. Проверить установку нуля гальванометра. Открыть переднюю панель потенциометра. Включить тумблер «Прибор». Тумблером «Диаграмма» запустить лентопротяжный механизм.

3. Убедившись в том, что ручка регулятора максимальной температуры наводится в положении «0», включить электропечь 8.

4. Когда стрелка гальванометра отклонится влево от нулевого положения на 10-15 делений, включить ток подогрева образца.

5. При прохождении стрелкой гальванометра нулевого положения отметить на ленте положение пера потенциометра и записать в табл.14.2 показания амперметра и вольтметра (в делениях шкалы).

Таблица 14.2

№	I		U		T0,	dT/d,	l,	d/dl,	С,	С/3R
п/п	дел.	А	дел.	В	0C	K/мВ	мм	мВ/мм	Дж/мольК
1
2
3

6. Отключить ток подогрева образца при отклонении стрелки гальванометра на 10-15 делений вправо от нулевого положения.

7. Повторять пп.4, 5 и 6 до тех пор, пока температура образца не достигнет максимального значения, допустимого для данной установки.

8. Выключить ток подогрева образца и отключить печь. Выключить тумблеры «Диаграмма» и «Прибор».

9. Отделить часть бумажной ленты с записанной зависимостью .

10. Записать значения: массы образца m; класс точности, предел измерений и число деленийN₁ шкалы амперметра; класс точности, предел измерений и число деленийN₂ шкалы вольтметра; коэффициент полезного действия нагревателя ; скорость протяжки ленты потенциометра V.

1

Рис.14.4

1. Построить касательные к экспериментальной кривой в точках, где, и продолжить их до пересечения с границами оцифрованной зоны бумажной ленты самописца. Для каждой касательной измерить расстояниеl между проекциями точек ее пересечения с границами ленты на направление движения ленты (рис.14.4). Учитывая, что вся шкала самописца соответствует  = 10 мВ, вычислить

(мВ/мм).

12. С помощью градуировочных графиков, находящихся на лабораторном столе, определить значения температуры и производнойdT/d в точках касания.

13. Вычислить значения молярной теплоемкости материала образца по формуле (14.2). Результаты всех измерений и вычислений заносить в заранее подготовленную таблицу вида 14.2.

14. Построить график зависимости относительной молярной теплоемкости С/3R от температуры.

15. Оценить погрешность полученных значений теплоемкости. Основной вклад в погрешность дает неопределенность наклона касательной к кривой на ленте самописца, связанная с малой длиной участка кривой, где проводится касательная, и с конечной толщиной линии, вычерчиваемой пером на ленте.

Для оценки погрешности следует провести через точку на кривой, где , две прямые с максимально различающимися наклонами, каждая из которых могла бы служить касательной. По положениям этих прямых найти разброс(l). Относительная погрешность теплоемкости равна

.