Файл: Отчет по лабораторной работе 6 по дисциплине физика.docx
Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 137
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИМИНИСТЕРСТВО НАУКИ и высшего ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИфедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образованиясанкт-петербургский горный УНИВЕРСИТЕТ Кафедра Общей и технической физики(лабораторная виртуальных экспериментов)Отчет по лабораторной работе №6по дисциплине «ФИЗИКА»(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)Тема: Определение теплопроводности твердых телАвтор:студент гр. ГС-21-2 _________________ /Дерюшкина В.В/(подпись) (Ф.И.О.)ОЦЕНКА: _________Дата:_________ПРОВЕРИЛ: _________________ / / (подпись) (Ф.И.О.)Санкт-Петербург2023
Цифровой термометр – устройство, предназначенное для измерения температуры объекта.Вентилятор обдува – устройство, предназначенное для равномерного распределения тепла внутри печи. Таймер – устройство, предназначенное для замера времени.Вольтметр – устройство, предназначенное для измерения напряжения в электрической цепи.Амперметр – устройство, предназначенное для измерения силы тока в электрической цепи. Количество теплоты – это энергия, переданная телу в результате теплообмена.Теории, законы:Классическая модель: закон равнораспределения энергии по степеням свободы. Твердое тело рассматривается как n независимых друг от друга атомов, имеющих по три колебательных степени свободы. Атомы совершают тепловые колебания около положения равновесия, и если они малы, то их можно рассматривать как гармонические.Первый закон термодинамики: изменение внутренней энергии термодинамической системы при переходе из одного состояния в другое в неизолированной системе равно сумме полученного системой количества теплоты и работы внешних сил. Модель Эйнштейна. В теории Эйнштейна твердое тело рассматривалось как система n атомов, каждый из которых является квантовым гармоническим осциллятором. Предполагалось, что колебания атомов происходят независимо друг от друга с одинаковой частотой.Модель Дебая. В этой модели кристаллическая решетка рассматривается как связанная система взаимодействующих колебаний с различными частотами. Схема установки:1 - Муфельная печь; 2 - электронагреватель; 3 - вентилятор обдува; 4 – термопара; 5 - цифровой термометр; 6 - регулируемый источник питания; 7 - выключатель нагрева; 8 – таймерОсновные и косвенные расчетные формулы1)Теплоемкость, Дж/К; U – напряжение, В;I – сила тока, А; – изменение температуры, К;
– изменение времени, с.2)Теплоемкость образца, Дж/К;
– суммарная теплоемкость печи, Дж/К.3) Удельная теплоемкость, Дж/К∙кг; m – масса образца4)Погрешность косвенных измерений теплоемкости печи, Дж/К;5)Погрешность косвенных измерений теплоемкости печи с образцом, Дж/К;Погрешности прямых измерений ΔU=1B; ; ΔI=0,01 A.Исходные данныеМасса полученного образца m =2 кг;Материал полученного образца – латунь;Показания вольтметра U = 150 В;Показания вольтметра I = 3 А;Температура воздуха в начале эксперимента .Таблица с результатами измерений и вычислений
График №1 График №2Расчетная часть1)Вычислим по формуле (1):2)Вычислим по формуле (1):3)Вычислим теплоемкость образца по формуле (2):4)Вычислим удельную теплоемкость образца по формуле (3):5)Вычислим погрешность косвенных измерений теплоемкости печи по формуле (4):6)Вычислим погрешность косвенных измерений теплоемкости печи с образцом по формуле (5), Дж/К:7) Вычислим погрешность измерений теплоемкости образца:ВыводНа основе проделанных опытов были рассчитаны теплоемкость и удельная теплоемкости образца. Измерена зависимость повышения температура исследуемого образца в муфельной печи от времени. Найдена удельная теплоемкость образца– 378,52 ближайшее к этому табличное значение 360 , что соответствует латуни.Результат:c0= 378,52 ±14,52
Цель работы: измерение зависимости повышения температуры исследуемого образца в муфельной печи от времени; вычисление по результатам измерений теплоемкости исследуемого образца.
Краткое теоретическое содержание:
Процессы и явления, изучаемые в работе: нагревание и охлаждение тел, явление многократного перехода электрической энергии в тепловую, явление теплообмена между телами.Явление, изучаемое в работе: теплоёмкость твердого тела.Определение основных физических понятий, объектов, процессов: Теплоемкость – теплоемкостью тела называется величина, определяемая количеством теплоты, необходимым для нагревания тела на 1 К.Удельная теплоемкость – теплоемкость, отнесенная к единице массы вещества.Нагрев – процесс повышения температуры объекта.Охлаждение – процесс понижения температуры объекта.Муфельная печь – нагревательное устройство, предназначенное для нагрева объекта(ов) до определенной температуры. Содержит электронагреватель, вентилятор обдува.Цифровой термометр – устройство, предназначенное для измерения температуры объекта.Вентилятор обдува – устройство, предназначенное для равномерного распределения тепла внутри печи. Таймер – устройство, предназначенное для замера времени.Вольтметр – устройство, предназначенное для измерения напряжения в электрической цепи.Амперметр – устройство, предназначенное для измерения силы тока в электрической цепи. Количество теплоты – это энергия, переданная телу в результате теплообмена.Теории, законы:Классическая модель: закон равнораспределения энергии по степеням свободы. Твердое тело рассматривается как n независимых друг от друга атомов, имеющих по три колебательных степени свободы. Атомы совершают тепловые колебания около положения равновесия, и если они малы, то их можно рассматривать как гармонические.Первый закон термодинамики: изменение внутренней энергии термодинамической системы при переходе из одного состояния в другое в неизолированной системе равно сумме полученного системой количества теплоты и работы внешних сил. Модель Эйнштейна. В теории Эйнштейна твердое тело рассматривалось как система n атомов, каждый из которых является квантовым гармоническим осциллятором. Предполагалось, что колебания атомов происходят независимо друг от друга с одинаковой частотой.Модель Дебая. В этой модели кристаллическая решетка рассматривается как связанная система взаимодействующих колебаний с различными частотами. Схема установки:1 - Муфельная печь; 2 - электронагреватель; 3 - вентилятор обдува; 4 – термопара; 5 - цифровой термометр; 6 - регулируемый источник питания; 7 - выключатель нагрева; 8 – таймерОсновные и косвенные расчетные формулы1)Теплоемкость, Дж/К; U – напряжение, В;I – сила тока, А; – изменение температуры, К;
– изменение времени, с.2)Теплоемкость образца, Дж/К;
– суммарная теплоемкость печи, Дж/К.3) Удельная теплоемкость, Дж/К∙кг; m – масса образца4)Погрешность косвенных измерений теплоемкости печи, Дж/К;5)Погрешность косвенных измерений теплоемкости печи с образцом, Дж/К;Погрешности прямых измерений ΔU=1B; ; ΔI=0,01 A.Исходные данныеМасса полученного образца m =2 кг;Материал полученного образца – латунь;Показания вольтметра U = 150 В;Показания вольтметра I = 3 А;Температура воздуха в начале эксперимента .Таблица с результатами измерений и вычислений
| Вели- чина | ∆t | T1 | ln(∆????1/∆????) | T2 | ln(∆????2/∆????) | Сп | С | С₀ | с₀ |
| | с | K | | К | | Дж/К | Дж/(К*кг) | Дж/К | Дж/кг*К |
| 1 | 20 | 310,7 | -0,12 | 300,0 | -1,05 | 1062,23 | 1783,78 | 721,55 | 360,78 |
| 2 | 23 | 326,3 | -1,01 | 307,2 | -1,79 | ||||
| 3 | 20 | 339,5 | -1,56 | 313,0 | -2,39 | ||||
| 4 | 22 | 348,7 | -2,22 | 319,1 | -2,63 | ||||
| 5 | 25 | 359,0 | -2,37 | 325,5 | -2,84 | ||||
| 6 | 25 | 367,4 | -2,78 | 331,4 | -3,13 | ||||
| 7 | 35 | 376,6 | -2,92 | 339,0 | -3,11 | ||||
| 8 | 25 | 382,0 | -3,59 | 343,9 | -3,68 | ||||
| 9 | 25 | 386,2 | -3,96 | 348,5 | -3,87 |
График №1 График №2Расчетная часть1)Вычислим по формуле (1):2)Вычислим по формуле (1):3)Вычислим теплоемкость образца по формуле (2):4)Вычислим удельную теплоемкость образца по формуле (3):5)Вычислим погрешность косвенных измерений теплоемкости печи по формуле (4):6)Вычислим погрешность косвенных измерений теплоемкости печи с образцом по формуле (5), Дж/К:7) Вычислим погрешность измерений теплоемкости образца:ВыводНа основе проделанных опытов были рассчитаны теплоемкость и удельная теплоемкости образца. Измерена зависимость повышения температура исследуемого образца в муфельной печи от времени. Найдена удельная теплоемкость образца– 378,52 ближайшее к этому табличное значение 360 , что соответствует латуни.Результат:c0= 378,52 ±14,52