ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ и высшего ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

образования

санкт-петербургский горный УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Общей и технической физики

(лабораторная виртуальных экспериментов)
Отчет по лабораторной работе №6

по дисциплине «ФИЗИКА»

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)


Тема: Определение теплопроводности твердых тел

Автор: студент гр. ГС-21-2 _________________ /Дерюшкина В.В/

(подпись) (Ф.И.О.)

ОЦЕНКА: _________
Дата:_________

ПРОВЕРИЛ: _________________ / /

(подпись) (Ф.И.О.)


Санкт-Петербург

2023

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 – таймер
Основные и косвенные расчетные формулы

1)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 образца

4)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 данные

Масса 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 №2


Расчетная часть

1)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:


Вывод

На 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

---

Смотрите также файлы

• Правильная постановка электродов Основные электроды.docx

• Рейтинг по курсу Социальное и межличностное взаимодействие.docx

• Лекция Философская антропология (Концепт человека).docx

• Анализ применения условных операторов в разных языках программирования.docx

• Экзаменационные тестовые задания по дисциплине Профессиональный иностранный язык.docx