Исследование теплоемкости металлов
Понятие фонона. Формулировка законов Дюлонга-Пти и Дебая. Изменение температуры воды от времени для разных металлов. Расчет теплоемкости металлов. Оценка косвенной и прямой погрешности измерения. Построение графиков зависимости калориметра от времени.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.11.2021 |
| Размер файла | 391,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра общей и технической физики
Отчет по лабораторной работе
«Исследование теплоемкости металлов»
Выполнил: студент гр. ПМК-19 Мишарина А.А.
Санкт-Петербург 2021
Цель работы: исследование теплоемкости металлов, овладение экспериментальными навыками.
Краткое теоретическое содержание
Явление, изучаемое в работе: теплопроводность.
Основные определения:
Теплоемкость - физическая величина, которая показывает, какое количество теплоты необходимо сообщить телу, чтобы нагреть его на один градус.
Фонон - квазичастица, представляющая собой возбужденное состояние, распределенное по всему кристаллу.
Температура Дебая - температура, указывающая для каждого вещества область, где становится существенным квантование энергии колебаний. Дальнейшее увеличение температуры не приводит к появлению новых фононов, а лишь ведет к увеличению амплитуд уже существующих.
Электронная теплоемкость - часть полной теплоемкости тела, обусловленная тепловым движением фононов и свободных электронов.
Законы и соотношения:
Закон Дюлонга-Пти. Теплоемкость любого твердого тела не зависит от температуры и определяется только числом его атомов в единице объема. Молярная теплоемкость всех химически простых кристаллических твердых тел приблизительно равна
25 ,
где R - универсальная газовая постоянная.
Закон Дебая. При низких температурах теплоемкость твердого тела возрастает пропорционально кубу температуры.
Схема установки: 1 - металлические образцы; 2 - весы; 3 - термометр; 4 - калориметр; 5 - стакан для горячей воды; 6 - подставка
Рис. 1
Основная расчетная формула:
Формула для расчета теплоемкости металлов:
где Св - удельная теплоемкость воды, ; - температура кипения, оС; - теплоемкость калориметра, Дж/К; - температуры калориметра до и после внесения металла, оС.
Погрешности прямых измерений:
Погрешность косвенных измерений:
Исходные данные:
Таблицы измерений.
Таблица 1 - изменение температуры воды от времени (для Me1 и Me2)
|
Без металла |
t, мин |
t° оС Fe |
t°, оС Al |
|
|
1 |
22 |
24 |
||
|
2 |
22 |
24 |
||
|
3 |
22,5 |
24 |
||
|
4 |
22,5 |
24 |
||
|
5 |
tk1=23 |
24 |
||
|
С металлом |
5 |
tk2 =24 |
25,5 |
|
|
5,5 |
25 |
26 |
||
|
6 |
25,5 |
26,5 |
||
|
6,5 |
26 |
27 |
||
|
7 |
26 |
27 |
||
|
7,5 |
26 |
27 |
||
|
8 |
26 |
27 |
||
|
8,5 |
26 |
27 |
||
|
9 |
26 |
27 |
||
|
9,5 |
26,5 |
27,5 |
||
|
10 |
27 |
28 |
||
|
15 |
27,5 |
28,5 |
||
|
20 |
28 |
29 |
Таблица 2 - Расчет теплоемкости металлов.
|
Металл |
, г |
, г |
||||
|
Fe |
109 |
235 |
0,127 |
3,3 |
0,132 |
|
|
Al |
51 |
235 |
0,194 |
2,522 |
0,1 |
Пример вычислений:
Расчет косвенных погрешностей:
Построение графиков зависимости t°(t):
теплоемкость металл калориметр температура
Рис. 1 График зависимости температуры воды от времени для первого металла.
Рис. 2 График зависимости температуры воды от времени для второго металла.
Результаты:
Вывод
В ходе лабораторной работы составлена зависимость температуры калориметра от времени. Вычислена теплоемкость металла для алюминия с = 0,194 и железа с = 0,127 . Она отличается от истиной величины (). Это связано с погрешностями приборов.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Объяснение перехода теплоты от одного тела к другому на основе калориметрических опытов, произведенных русским ученым М.В. Ломоносовым. Определение теплоемкости металлов (алюминия и железа) при комнатной температуре, сравнение с теоретическими данными.
презентация [1,6 M], добавлен 19.12.2013Динамика и теплоемкость кристаллической решетки. Особенности объяснения зависимости теплоемкости от температуры с помощью закона Дюлонга–Пти, модели Эйнштейна, модели приближения Дебая. Основные положения квантовой теории гармонического кристалла.
реферат [123,6 K], добавлен 06.09.2015Исследование металлов, хорошо проводящих электрический ток. Полупроводники - твердые тела с промежуточной электропроводностью. Проявление различия полупроводников и металлов в характере зависимости электропроводности от температуры. Уравнение Шредингера.
реферат [338,7 K], добавлен 18.02.2009Определение удельной и молярной теплоемкости. Уравнение Менделеева-Клапейрона. Расчет теплоемкости газа, сохраняющего неизменным объем. Метод наименьших квадратов. Отношение теплоемкости газа при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме.
лабораторная работа [42,3 K], добавлен 21.11.2013Особенности и алгоритм определения теплоемкости газовой смеси (воздуха) методом калориметра при постоянном давлении. Процесс определения показателя адиабаты газовой смеси. Основные этапы проведения работы, оборудование и основные расчетные формулы.
лабораторная работа [315,4 K], добавлен 24.12.2012Подогреватели сетевой воды вертикальные. Расчет средней температуры воды. Определение теплоемкости воды, теплового потока, получаемого водой. Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы. Теплофизические параметры конденсата при средней температуре конденсата.
курсовая работа [507,5 K], добавлен 28.11.2012Теплоемкость газов, твердых тел. Примеры значений. Методы определения теплоемкости индивидуальных веществ. Экспериментальное измерение теплоемкости для разных интервалов температур – от предельно низких до высоких. Производные потенциалы Гиббса.
реферат [36,4 K], добавлен 11.09.2015Коэффициент теплопроводности металлов и его зависимость от параметров состояния вещества. Главные особенности калориметрического метода. Методические рекомендации к выполнению лабораторной работы "Определение коэффициента теплопроводности металлов".
курсовая работа [79,4 K], добавлен 05.07.2012Методы получения наноразмерных объектов и контроля их характеристик. Изменение механических, электрических, магнитных, оптических и химических свойств металлов при переходе в наносостояние. Определение характеристик наноразмерных частиц в суспензиях.
реферат [1,2 M], добавлен 26.06.2010Атомная структура железа. Дефекты шлаковых и газовых раковин в отливках. Различие между твердым и жидким фазовыми состояниями. Промежуточные фазы, которые могут быть в металлических сплавах. Хрупкое и вязкое разрушение. Понятие изоморфных металлов.
контрольная работа [18,4 K], добавлен 01.10.2010
