ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
5
Порядок выполнения работы
1. Установите на термопару эталонный образец.
2. Опустите печь по направляющим стержням вниз настолько,
чтобы образец полностью оказался внутри нее, затем включите источ-
ник напряжения, установив на автотрансформаторе напряжение 140 В.
3. После нагрева образца до температуры 500–550°С быстро под-
нимите печь вверх и закрепите винтами. Нагретый образец охлаждается
в неподвижном воздухе. С помощью секундомера через каждые 10 сек.
производят запись температуры образца по показаниям гальванометра.
4. После охлаждения образца до температуры ниже 100°С опыт
повторите снова. Для каждого образца необходимо снять две кривые ох-
лаждения. Кривые получают для трех образцов: медного, алюминиевого
и железного. За эталон принимается образец из
меди, для которой зави-
симость теплоемкости от температуры дана в таблице.
5. Получающиеся в опыте кривые
()Tft=
необходимо перевес-
ти в кривые
T
t
∂
∂
, воспользовавшись для этого графическим методом.
Кривые
()Tft=
разбиваются на участки достаточно близкими
друг к другу вертикальными линиями, проведенными на одинаковом
расстоянии (через 100
о
С). Разности значений ординат кривой в точках
пересечения ее с вертикальными линиями будут представлять разности
температур на некоторых интервалах времени. Частное от деления дан-
ной разности на расстояние между вертикальными линиями (тангенс
угла наклона касательной) будет характеризовать скорость охлаждения
в данной точке кривой и, следовательно, скорость охлаждения, соответ-
ствующую некоторой температуре
. Полученные числовые значения вно-
сят в таблицу, а затем строят графики зависимости
()
T
t
t
ϕ
∂
=
∂
.
6. Построив эти графики для всех образцов, определяют теплоем-
кости по формуле (5) и строят графики
()Ct
φ
=
для каждого образца,
массы которых определяют взвешиванием.
Температурная зависимость удельной теплоемкости меди
(эталонный образец)
T
0
C 100 200 300 400 500
C, 10
3
Дж/кг·К 0,39 0,40 0,41 0,42 0,43
6
Контрольные вопросы
1. Что называется удельной теплоёмкостью?
2. Сущность классической теории теплоёмкости твёрдых тел.
3. Зависит ли теплоёмкость твердого тела от процесса?
4. Какая теплоёмкость определяется в данной работе С
p
, С
v
, C
Q
, C
T
?
5. В чём заключается метод охлаждения?
Лабораторная работа № 6
Определение отношения удельных теплоемкостей газов
Цель работы – определение отношения удельных теплоемкостей
газов.
Приборы и принадлежности: закрытый стеклянный баллон с трёх-
ходовым краном, жидкостный манометр, ручной насос.
Величина отношения теплоемкости при постоянном давлении
p
c
к теплоемкости при постоянном объеме
v
c
для газов играет очень боль-
шую роль при адиабатических процессах и при процессах, близких к ним.
Для примера укажем, что ею, в частности, определяется скорость
распространения звука в газах, от нее зависит течение газов по трубам
со звуковыми скоростями и достижение сверхзвуковых скоростей в
расширяющихся трубах.
Описываемый ниже способ определения
отношения удельных те-
плоемкостей газов
p
v
cc
γ
=
чрезвычайно прост. Пусть мы имеем стек-
лянный сосуд, соединенный с манометром. Посредством крана сосуд
может соединяться с атмосферой, и пусть первоначально в нем было ат-
мосферное давление. Если с помощью насоса накачать в сосуд неболь-
шое количество воздуха и закрыть кран, то давление в сосуде, конечно,
повысится; но если это
повышение было произведено достаточно быст-
ро, манометрический столбик не сразу займет окончательное положе-
ние, так как сжатие воздуха было адиабатическим и, следовательно,
температура его повысилась. Окончательная разность уровней в мано-
метре (
1
h
) установится только тогда, когда температура воздуха внутри
сосуда сравняется благодаря теплопроводности стенок с температурой
окружающего воздуха.
Порядок выполнения работы Контрольные вопросы
1. Установите на термопару эталонный образец. 1. Что называется удельной теплоёмкостью?
2. Опустите печь по направляющим стержням вниз настолько, 2. Сущность классической теории теплоёмкости твёрдых тел.
чтобы образец полностью оказался внутри нее, затем включите источ- 3. Зависит ли теплоёмкость твердого тела от процесса?
ник напряжения, установив на автотрансформаторе напряжение 140 В. 4. Какая теплоёмкость определяется в данной работе Сp, Сv, CQ, CT?
3. После нагрева образца до температуры 500–550°С быстро под- 5. В чём заключается метод охлаждения?
нимите печь вверх и закрепите винтами. Нагретый образец охлаждается
в неподвижном воздухе. С помощью секундомера через каждые 10 сек.
производят запись температуры образца по показаниям гальванометра. Лабораторная работа № 6
4. После охлаждения образца до температуры ниже 100°С опыт
повторите снова. Для каждого образца необходимо снять две кривые ох- Определение отношения удельных теплоемкостей газов
лаждения. Кривые получают для трех образцов: медного, алюминиевого
и железного. За эталон принимается образец из меди, для которой зави- Цель работы – определение отношения удельных теплоемкостей
симость теплоемкости от температуры дана в таблице. газов.
5. Получающиеся в опыте кривые T = f (t ) необходимо перевес- Приборы и принадлежности: закрытый стеклянный баллон с трёх-
ходовым краном, жидкостный манометр, ручной насос.
∂T
ти в кривые , воспользовавшись для этого графическим методом.
∂t Величина отношения теплоемкости при постоянном давлении c p
Кривые T = f (t ) разбиваются на участки достаточно близкими к теплоемкости при постоянном объеме cv для газов играет очень боль-
друг к другу вертикальными линиями, проведенными на одинаковом шую роль при адиабатических процессах и при процессах, близких к ним.
расстоянии (через 100оС). Разности значений ординат кривой в точках Для примера укажем, что ею, в частности, определяется скорость
пересечения ее с вертикальными линиями будут представлять разности распространения звука в газах, от нее зависит течение газов по трубам
температур на некоторых интервалах времени. Частное от деления дан- со звуковыми скоростями и достижение сверхзвуковых скоростей в
ной разности на расстояние между вертикальными линиями (тангенс расширяющихся трубах.
угла наклона касательной) будет характеризовать скорость охлаждения Описываемый ниже способ определения отношения удельных те-
в данной точке кривой и, следовательно, скорость охлаждения, соответ- плоемкостей газов γ = c p cv чрезвычайно прост. Пусть мы имеем стек-
ствующую некоторой температуре. Полученные числовые значения вно-
∂T лянный сосуд, соединенный с манометром. Посредством крана сосуд
сят в таблицу, а затем строят графики зависимости = ϕ (t ) . может соединяться с атмосферой, и пусть первоначально в нем было ат-
∂t мосферное давление. Если с помощью насоса накачать в сосуд неболь-
6. Построив эти графики для всех образцов, определяют теплоем- шое количество воздуха и закрыть кран, то давление в сосуде, конечно,
кости по формуле (5) и строят графики C = φ (t ) для каждого образца, повысится; но если это повышение было произведено достаточно быст-
массы которых определяют взвешиванием. ро, манометрический столбик не сразу займет окончательное положе-
ние, так как сжатие воздуха было адиабатическим и, следовательно,
Температурная зависимость удельной теплоемкости меди температура его повысилась. Окончательная разность уровней в мано-
(эталонный образец) метре ( h1 ) установится только тогда, когда температура воздуха внутри
T0C 100 200 300 400 500 сосуда сравняется благодаря теплопроводности стенок с температурой
C, 103Дж/кг·К 0,39 0,40 0,41 0,42 0,43 окружающего воздуха.
5 6
