6. Порядок виконання роботи
1. Включити автотрансформатор в мережу 220 В і встановити напругу нагрівача U1. (виконує лаборант).
2. Дати установці прогрітися протягом часу t1; переконатися в тому, що після цього часу покази приладу, що вимірює ЕРС термопар, практично перестають змінюватися (умова стаціонарності теплового потоку).
3. Виміряти силу струму I1, протікаючого через спіраль нагрівача. Записати значення U1 і I1 в таблицю 1.
4. Виміряти встановлені значення ЕРС термопар ε1 і ε2. Занести отримані величини в таблицю 1.
5. Встановити напругу нагрівача U2 і дати установці прогрітися протягом часу t2, достатнього для встановлення стаціонарного теплового потоку. Виміряти струм I2, що протікає через спіраль нагрівача. Занести значення U2 і I2 в таблицю 1.
6. Виміряти встановлені значення ЕРС термопар ε1 і ε2. Записати отримані величини в таблицю 1.
7. Аналогічні вимірювання провести при напрузі нагрівача U3 (час нагрівання t3). Відповідні величини U3, I3, ε1 і ε2 занести в таблицю 1.
Таблиця 1.
Номер вимір. |
U В |
I А |
ε1 В |
ε2 В |
Т1 К |
Т2 К |
Т1-Т2 |
Вт/м.К |
Вт/м.К |
σκ Вт/м.К |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
7. Оформлення звіту
1. За графіком залежності ЕРС термопари від температури (видається у вигляді планшета лаборантом) визначити значення температур Т1 і Т2 для різних напруг нагрівача. Визначити різницю температур Т1 - Т2. Отримані значення занести в таблицю.
2. Користуючись формулою (13), розрахувати значення коефіцієнта теплопровідності для всіх трьох напруг нагрівача. Розрахувати середнє значення коефіцієнта теплопровідності . Результати занести в таблицю.
3. Обчислити середньоквадратичне відхилення σκ величини від середнього значення (ця величина показує, з якою точністю підтверджуєтся висновок із квантової теорії про незалежність величини від температури).
4. Оцінити значення на основі класичного співвідношення (2). При використанні формул (3)-(5) прийняти для алюмінію концентрацію вільних електронів n рівну 6.1028 м-3, постійну гратки а = 2,6.10-10 м (для міді n = 8,3.1028 м-3, а = 2,3.10-10 м).
5. На основі отриманої експериментально величини і формули (8) оцінити середню довжину пробігу електронів λ. Температуру прийняти рівною 300 К, концентрацію електронів по п.4, швидкість електронів розрахувати по формулі (7), прийняти рівень Фермі EF(0) рівним 11,6 еВ для алюмінію або 7 еВ для міді.
6. Перевірити виконання закону Відемана – Франца (формула (9)). При цьому використати відомі величини питомої електропровідності для алюмінію 3,7.107 (Ом.м)-1, для міді 5,9.107 (Ом.м)-1.
7. По отриманим результатам зробити висновки.