
- •Лабораторная работа №1. Исследование теплоемкости твердых тел в интервале температур от 350 к до 900 к.
- •Краткая теория.
- •Молекулярная теплоемкость химических соединений в твердом состоянии
- •Теория метода и описание установки.
- •Задание 1. Получение экспериментальных данных по температуре (т) и времени (t) охлаждения образца.
- •Задание 2. Нахождение производных в окрестностях температур.
- •Задание 3. Определение удельной теплоемкости железа и алюминия. Построение графика зависимости молярной теплоемкости от температуры.
- •Задание 4. Определение коэффициента теплоотдачи.
- •2. Определение газовой постоянно r.
- •3. Проверка первого начала термодинамики.
- •Описание установки:
- •Порядок выполнения работы:
- •Обработка результатов измерений:
- •Контрольные вопросы:
- •Лабораторная работа № 3 Определение отношения Ср/Сv (для воздуха методом Клемана - Дезорма).
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №4 «Определение отношения молярных теплоемкостей Ср/Сv методом измерения скорости звука»
- •Порядок выполнения работы.
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №5. Изучение зависимости сопротивления проводника и полупроводника от температуры. Определение энергии активации полупроводника.
- •Методические указания
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы Задание 1
- •Задание 2
- •Литература
Задание 3. Определение удельной теплоемкости железа и алюминия. Построение графика зависимости молярной теплоемкости от температуры.
Определите теплоемкость С1 железа или алюминия С3 для температур 100, 200, 300, 400, 5000С. Для этого в формулу (1.4) подставьте значения для каждого образца при этих температурах. За эталонный образец принимают медный. Зависимость теплоемкости меди от температуры дана в таблице 1.4.
Молярная
теплоемкость
связана с удельной теплоемкостью
известным соотношением:
, (1.7)
где
- удельная теплоемкость,
- молярная масса.
Используя формулу (7) переведите удельные теплоемкости меди, железа или алюминия в молярные теплоемкости.
Молярная
масса меди:
;
железа
,
алюминия
.
Для вышеуказанных температур постройте график зависимости молярной теплоемкости от температуры, сравните с кривой, представленной на рисунке 1.1.
Задание 4. Определение коэффициента теплоотдачи.
Теплоотдача происходит между поверхностью нагретого тела и средой, которая окружает эту поверхность. Теплоотдача осуществляется конвекцией, лучистым теплообменом и характеризуется коэффициентом теплоотдачи. Коэффициент теплоотдачи - количество теплоты, переданное в единицу времени через единицу поверхности при разности температур между поверхностью-теплоносителем и поверхностью-средой в 1К, т.е.
(1.8)
Примечания: при больших температурах более 3000 С преобладает лучистый теплообмен, а низких температурах конвекционный теплообмен. Для определения коэффициента теплоотдачи следует:
По графику зависимости температуры охлаждения образца (определяет преподаватель) для начальных значений температур Тн, равных 500, 300 и 150
и соответствующих им начальных моментов времени
определите через промежуток времени конечные температуры
остывания.
По комнатному термометру определить температуру Т0 окружающей среды. Площадь S рассчитать из геометрических размеров образца. Все данные внести в таблицу 4.
Из закона охлаждения Ньютона:
(1.9)
вычислите коэффициент теплоотдачи α в разных температурных интервалах. Объясните полученный результат.
Таблица 1.5.
Tн1, 0С |
T1, 0С |
Tн2, 0С |
T2, 0С |
Tн3, 0С |
T3, 0С |
T0, 0С |
S, м2 |
α1,
|
α2, |
α3, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание: Вывод закона охлаждения Ньютона. Приравняем (1.4) и (1.5):
, (1.10)
разделим переменные и произведем интегрирование от Тн до какой-либо Т1– конечной температуры, получим:
(1.11)
(1.12)
Контрольные вопросы.
Понятия: теплоемкость, молярная теплоемкость, удельная теплоемкость, коэффициент теплопередачи.
Классическая теория теплоемкости твердых тел.
Закон Дюлонга-Пти.
Сущность метода, используемого в данной лабораторной работе для определения теплоемкости и коэффициента теплопередачи металлов.
Лабораторная работа №2
Измерение работы расширения газа при изобарномв процессе
в
интервале температур tкомн
tкомн
+ 300
С,
определение газовой постоянной R
и проверка первого начала термодинамики.
Цель работы: измерить работу расширения газа при изобарном процессе, определить газовую постоянную R, сделать проверку первого начала термодинамики.
Приборы и принадлежности: термостат с контактным термометром, колба, заполненная воздухом и совмещенная с водяным манометром для определения изменения объема.
Методические указания:
1. Определение работы расширения газа при изобарном процессе.
Расширяясь,
газ совершает работу по перемещению
поршня
,
равную
.
Во время изобарного процесса работа
газа, при увеличении объема от
до
,
равна:
(2.1)
В данной работе нужно экспериментально определить работу А расширения воздуха при изобарном нагревании:
, (2.2)
где
- атмосферное давление;
- приращение объема газа;
- площадь сечения манометрической
трубки, диаметр D
которой равен 4 мм; ∆h
– понижение уровня мениска в левом
колене
манометрической трубки, соответствующее
изменению температуры
при
нагревании газа в колбе.