Відносний метод

Установка для визначення питомої теплоємності рідин складається з двох однакових калориметрів 1 i 2 (рис. 8) з мішалками i термометрами , . У калориметри вміщено послідовно з’єднані спіралі з однаковими великими опорами R. Один з калоpиметpiв містить рідину з відомою питомою теплоємністю (дистильована вода), другий — досліджувану рідину з питомою теплоємністю с_х. Кількість теплоти, одержана першим i другим ка­лориметрами, відповідно

д

Рис. 8. Відносний метод визначення теплоємності рідин.

е т₂ — маса рідин в калориметрах; — теплові екві валенти калориметрів; , — відповідно кінцеві та по­чаткові температурі рідин у калориметрах. Приріввнявши дані рівняння, одержимо

(28)

Для вимірювання наповнюють калориметри рідинами i визначають ixнi маси і . Якщо питомі теплоємності значно відрізняються, то й маси рідин повинні бути різними; коли , то . Ця умова забезпечує приблизно однакові не малі різниці температурі і , унаслідок чого зменшується похибка у визначенні с_х. Різниця температур не повинна перевищувати 3 ... 4 К, щоб втрати теплоти у зовнішнє середовище були мінімальними.

Метод охолодження

Метод грунтується на залежності швидкості охолодження тіла від різниці температур тіла та зовнішнього середовища, а також, його питомоі теплоємності. Порівнюючи криві охолодження двох зразків, один з яких служить еталоном, можна визначити питому теплоємшсть іншого зразка.

Елементарний об'єм металу при охолодженні за час втрачає кількость теплоти

де с – шукана теплоємність металу; – його густина; дТ/д – швидкість охолодження при сталій температурі, яка вважається однаковою по всьому об'єму внаслідок незначних poзмipiв зразка та доброї теплопровідності металу.

За законом Ньютона, dQ = ( )dSd ,

де – коефіцієнт тепловіддачі; Т – температура тіла; Т_о – температура зовнішнього середовища; dS – елемент поверхні тіла. Прирівнюючи праві частини цих рівнянь, одержуємо

Після скорочення на

(29)

Оскільки , с і – не залежить від точок об'єму, а і (Т—Т_о) -від точок поверхні, то інтегрування рівняння (29)

(30)

Згідно з формулою (30), для еталонного зразка

(31)

для досліджуваного

(32)

за умови, що зразки мають однакову форму та розміри i нагрі-ваються до однакової початкової температури: V = V ;

Розділивши (32) на (31), одержимо

Якщо врахувати, що ;

(33)

Рис. 9. Визначення теплоємності твердих тіл методом охолодження: 1 – піч; 2 – зразки; 3 – вимірювальна схема; 4 – оптична лава.

Схема установки для визначення теплоємності твердих тіл мето­дом охолодження зображена на рис.9. Піч 1, досліджувані зраз­ки розміщені на оптичній лаві 4, якою забезпечується вхід у нагpiвнy пiч i вихід з неї. Зразки нагрівають до 500–600°С i виймають з печі Кінетику їx охолодження реєструють трьохточковим потенціометром КСП-2 до Т=100°С. Одержані при вимірюваннi кpивi T = ( ) переводить у криві . Швидкість – визначають методом графічного диференціювання, будуючи дотичні до кривих T=f(x) у точках, що відповідають інтервалам часу 20 – 30 с. Доцільнішим є використання ЕОМ.

За формулою (33) визначають (C₂)_і, для яких значення (еталону) відомі з таблиць.