Определение теплоемкости твердых тел. Чернышев В.В - 4 стр.

                                      4
равенство     (2). Эти особенности теплоемкостей твердых тел при низких
температурах можно объяснить с помощью квантовой теории, созданной
Эйнштейном и Дебаем.
     Для экспериментального определения теплоемкости исследуемое тело
помещается в калориметр, который нагревается электрическим током. Если
температуру калориметра с исследуемым образцом очень медленно
увеличивать от начальной Т0 на ΔТ, то энергия электрического тока пойдет на
нагревание образца и калориметра:
                            IUτ =m0 c0 ΔT +mcΔc +ΔQ ,                       (3)
где I и U – ток и напряжение нагревателя; τ – время нагревания; m0 и m – массы
калориметра и исследуемого образца; c0 , c – удельные теплоемкости
калориметра и исследуемого образца; ΔQ – потери тепла в теплоизоляцию
калориметра и в окружающее пространство.
     Для исключения из уравнения (3) количества теплоты, расходованной на
нагрев калориметра и потери теплоты в окружающее пространство, необходимо
при той же мощности нагревателя нагреть пустой калориметр (без образца) от
начальной температуры Т0 на ту же разность температур ΔТ. Потери тепла в
обоих случаях будут практически одинаковыми и очень малыми, если
температура защитного кожуха калориметра в обоих случаях постоянна и равна
комнатной:
                             IUτ 0 =m0 c0 ΔT +ΔQ 0 .                        (4)
     Из уравнений (3) и (4) вытекает
                              IU(τ −τ 0 ) =mcΔТ .                           (5)
    Уравнение (5) может быть использовано для экспериментального
определения удельной теплоемкости материала исследуемого образца. Изменяя
температуру калориметра, необходимо построить график зависимости разности
времени нагрева от изменения температуры исследуемого образца: (τ–
                                                       mc
τ0 )=f(ΔТ), по угловому коэффициенту которого к α =       можно определить
                                                       IU
удельную теплоемкость образца.

                         Экспериментальная установка

    Для    определения     теплоемкости    твердых     тел   предназначена
экспериментальная установка ФПТ 8, общий вид которой показан на рис.1.
    Образцы нагреваются в калориметре, схема которого приведена на рис.2.
    Калориметр представляет собой латунный корпус с коническим
отверстием, куда вставляется исследуемый образец. На наружной поверхности
корпуса в специальных пазах размещается нагревательная спираль. Снаружи
корпус калориметра теплоизолирован слоями асбеста и стекловолокна и закрыт
алюминиевым кожухом. Калориметр закрывается теплоизолирующей крышкой.
Исследуемые образцы расположены в гнездах в блоке рабочего элемента 2.
После окончания эксперимента образец можно вытолкнуть из конического
отверстия корпуса калориметра с помощью винта. Для удаления нагретого