Дополнительные указания к расчету температур

При определении температуры образца по имеющейся в методическом указании таблице градуировки термопары (приложение № 1), как правило, возникают некоторые трудности. Для упрощения этой операции специально построен градуировочный график, который можно взять у лаборанта. При этом необходимо учесть, что он построен в предположении, что свободные концы термопары находятся не при 0С, а при комнатной температуре (для температуры воздуха в лаборатории 20С). Если преподаватель посчитает необходимым, можно определение температуры проделать самостоятельно и даже принять во внимание небольшие поправки к данным градуировочного графика с учетом конкретной температуры в лаборатории. Ниже приведен подробные разъяснения к примеру подобного расчета, расписанные по операциям.

Пример: Пусть на свободных концах термопары милливольтметром получено показание 8,6 мВ. Как определить конкретную температуру, соответствующую этому показанию милливольтметра?

а) Сначала определяется поправка на то, что свободные концы термопары находятся при комнатной температуре, отличной от 0С. Предположим, она равна 20 С. Тогда, согласно таблице, поправка составит 0,77 мВ.

б) Определим теперь, с учетом поправки, какие были бы показания милливольтметра, если бы свободные концы термопары находились при 0С. Для этого наши показания нужно сложить с поправкой (8,6 мВ + 0,77 мВ = 9,37мВ) В таблице приложения № 1 такого значения нет.

в) В таблице ищем наиболее близкое к 9,37 мВ значение термо-эдс. В данном случае это будет величина 9,34 мВ, которой соответствует температура 230С.

г) Температуру, соответствующую 9,37 мВ, можно рассчитать, используя метод линейной интерполяции, учитывая коэффициент, указанный в правой колонке приложения №1 (для данного диапазона он составляет 0,0403 мВ/С):

• вычисляем разность 9,37 мВ  9,34 мВ  0,03 мВ;

• определим, скольким градусам соответствует эта разность

0,03 мВ : 0,0403 мВ/ С  0,7 С;

• тогда t_{образца}  230 С  0,7 С = 230,7 С.

По аналогичной схеме рассчитываются любые другие значения температур.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. В чем состоит цель данной лабораторной работы?

2. Что называется теплоемкостью тела?

3. Что называется молярной теплоемкостью и что называется удельной теплоемкостью вещества?

4. Изложите кратко суть метода, применяемого для определения удельной теплоемкости металла в данной лабораторной работе.

5. От каких параметров может зависеть теплоемкость тела?

6. Напишите выражение через коэффициент теплоотдачи для количества тепла, отдаваемого нагретым телом в единицу времени.

7. Каков физический смысл коэффициента теплоотдачи?

8. Напишите выражение через удельную теплоемкость для количества тепла, отдаваемого нагретым телом в единицу времени.

9. Учитывается ли в данной методике изменение объема тела в процессе изменения температуры?

10. Для каких целей служит в данной методике эталонный образец?

11. Перечислите все приближения, использованные при выводе расчетной формулы.

12. От чего зависит коэффициент теплоотдачи?

13. Сделайте вывод формулы для расчета удельной теплоемкости неизвестного тела.

14. С какой целью в установке используется термопара? Поясните принцип ее работы.

15. Учитывает ли данный метод измерений охлаждение образца за счет теплового излучения?

16. Поясните методику определения теплоемкости неизвестного образца с помощью зависимостей Т(t).

17. Каким образом определяется температура образца в данной работе?

18. Используется ли в теоретической части данной работы закон сохранения энергии? Если да, то каким образом?

19. С какой целью исследуемый и эталонный образцы изготавливаются одинаковой формы? Поясните с помощью математических преобразований соответствующих формул.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Савельев И.В. Курс общей физики, т. 1. М.: Наука, 1987, - 423 с.

2. Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А. М. Прохоров. - М.: Сов. энциклопедия, 1984. - 944 с.

3. Савельев И.В. Курс общей физики. т. 3. - М.: Наука, 1987. - 318 с.

4. Туровский А.А., Бартенев Г.М./ ЖТФ. -1940. -Т.10, вып. 6.- С. 514 - 524.

5. Физический практикум. Механика и молекулярная физика / Под ред. В.И.Ивероновой. - М.: Наука. - 1967.

6. Новые задачи практикума по молекулярной физике / Под ред. А.Н. Матвеева и Д.Ф. Киселева. - Изд. МГУ. - 1983. С. 35-45.

7. Телеснин Р.В.Молекулярная физика. - М.: Высш. школа.- 1973.- 360 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ №3

Зависимость температуры эталонного образца от времени

после выведения его из печи.

Время, сек	Температура, °С	Время, сек	Температура, °С
0	241	161	181
11	233	178	176
20	231	195	170
33	226	214	166
44	221	256	156
57	216	278	151
70	211	300	146
84	206	320	141
98	201	349	136
114	195	373	133
128	191	656	92
144	186	920	68

1Эта научная разработка была внедрена в лабораторный практикум по физике для студентов МГУ [5] и с некоторыми модификациями идеи метода используется в лаборатории МГУ по сей день [6].

2По определению   Q/(TdS), гдеQ- тепловой поток сквозь элемент поверхности площадьюdS, аT- тепловой напор между средой и поверхностью.

3Индексы "э" и "х" относятся к параметрам эталонного и исследуемого образцов соответственно.