Определение теплоемкости твердого тела

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ГОРНЫЙ»

КАФЕДРА ОБЩЕЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОЕМКОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Выполнил: студент гр. АХ-15 Давыдова Е. С.

Проверил: ассистент Кожокарь М. Ю.

Санкт-Петербург

2015

Цель работы - измерение зависимости повышения температуры железного бруска в муфельной печи от времени; вычисление по результатам измерений теплоёмкости исследуемого образца.

1. Краткие теоретические сведения:

1) Явление, изучаемое в работе - теплообмен между телами.

2) Основной закон: первый закон термодинамики

Q = ?U

Теплоемкость тела -- количество теплоты, которое необходимо для нагревания единичного количества вещества.

Удельная теплоёмкость вещества - количество тепловой энергии, необходимой для повышения температуры одного килограмма вещества на один градус Цельсия.

Количество теплоты - энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче.

Температура тела - физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы и определяющая направление теплообмена между телами.

Термодинамическая система - совокупность макроскопических тел, которые взаимодействуют и обмениваются энергией как между собой, так и с другими телами.

Напряжение - это отношение работы А сил электрического поля при перемещении электрического заряда q из одной точки в другую к заряду q:

где [U]=B, [q]=Кл, [A]=Дж

Сила тока - это величина I, равная отношению заряда , переносимого через поперечное сечение проводника за малый интервал времени , к этому интервалу времени:

; где [q]=Кл, [I]=A,[t]=с

Масса - мера инертности тела, при поступательном движении.

Законы и соотношения, использованные при выводе расчётной формулы.

Закон Джоуля - Ленца - количество теплоты прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока:

;

Закон Ома - сила тока прямо пропорциональна напряжению, приложенному к участку цепи, и обратно пропорциональна сопротивлению проводника:

3) Определение теплоемкости тел обычно производится путем регистрации количества тепла Q, полученного телом, и соответствующего изменения температуры этого тела dT. Теплоемкость определяется как:

[Q] = Дж, [T] = °К, [C] = Дж/°К

2. Схема установки

1. Муфельная печь;

2. Электронагреватель;

3. Вентилятор обдува;

4. Термопара;

5. Цифровой термометр;

6. Регулируемый источник питания;

7. Выключатель нагрева;

8. Таймер.

3.Основные расчетные формулы:

где Сп- теплоёмкость печи,

- напряжение на источнике питания при нагревании пустой печи,

- сила тока при нагревании пустой печи,

- скорость изменения температуры при нагревании печи,

где - суммарная теплоёмкость печи и образца,

- напряжение на источнике питания при нагревании печи с образцом,

- сила тока при нагревании печи с образцом,

- скорость изменения температуры при нагревании печи и образца,

где - теплоёмкость образца,

где - удельная теплоёмкость образца,

- масса образца,

-- температура без образца

-- температура с образцом

4.Формулы погрешностей косвенных измерений:

- абсолютная погрешность косвенных измерений суммарной теплоемкости печи и образца

- абсолютная погрешность косвенных измерений теплоемкости печи

- абсолютная погрешность косвенных измерений удельной теплоемкости образца.

5.Таблица.

Таблица 1

6.Пример вычислений.

а) исходные данные:

Образец - железный брусок;

m=2 кг;

I=2 A;

U=100 B

T= 20 ^оС

б) погрешности прямых измерений:

;

;

;

;

в) пример вычисления на измерении №1

= =1428,6

=

= 1428,6--533,3=895,3

=

г) вычисление погрешностей косвенных измерений

=1428,6

=533,3

=971,448--341,312=630,136

7.Графический материал.

График 1.

График 2.

8. Результат

Теплоемкость образца С_о = 895,3

Удельная теплоемкость с_о=447,65

9. Вывод

На основании сравнительной оценки получившегося результата можно сказать о том, что таким способом можно определить удельную теплоёмкость вещества. температура измерение теплоёмкость образец

Табличная величина удельной теплоемкости железа равна 460

Расхождение практического значения от теоретического составляет 2,6 %

Несходство с табличными значениями могут быть из-за не точности измерений, в результате проведения опыта.

Размещено на Allbest.ru