Добавлен: 09.12.2023
Просмотров: 544
Скачиваний: 36
,где ????0 – удельная теплоёмкость, Дж/кг∙К ;???? − масса тела, кг; Т – температура тела, К.Количество теплоты — энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче.Температура
— 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 — работа, совершаемая электрическим полем для перемещения заряда напряженностью в 1 Кл (кулон) из одной точки проводника в другую.
???? = ????/q,
где U – напряжение, В;А – работа сил электрического поля, Дж;q – электрический заряд.
Сила тока — физическая величина, равная отношению количества заряда, прошедшего через некоторую поверхность за некоторое время, к величине этого промежутка времени.
где I — сила тока, А; ∆???? − заряд, переносимый через поперечное сечение проводника, Кл;
∆???? −интервал времени, с.
3.Законы и соотношения, описывающие изучаемые процессы, на основании которых получены расчётные формулы.
Основной закон:
Первый закон термодинамики
Q = ∆U+A.
Количество теплоты, полученное системой, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение работы над внешними телами.
Закон Ома для участка цепи:
ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.
???? = ????/???? ,
III. Схема экспериментальной установки 1-муфельная печь; 2-электронагреватель; 3-вентилятор обдува; 4-термопара; 5-цифровой термометр; 6- источник питания; 7-выключатель нагрева; 8- таймер.
IV. Основные расчетные формулы
Собственная теплоемкость печи
Сп= 
,
U1 – напряжение на источнике питания при нагревании пустой печи, В;
I1 – сила тока при нагревании пустой печи, A;
– скорость изменения температуры при нагревании пустой печи, 
.
2)Суммарная теплоемкость печи и образца, [С] = 
:
Сп= 
,
U2 – напряжение на источнике питания при нагревании печи с образцом, В;
I2 – сила тока при нагревании печи с образцом, A;
– скорость изменения температуры при нагревании печи с образцом, .
3)Теплоемкость образца, [С0] = :
С0 = С – Сп,
Сп – теплоемкость печи, ;
C – суммарная теплоемкость печи и образца, .
4) Удельная теплоемкость образца, [c0] = :
c0 = 
,
C0 – теплоемкость образца, ;
m – масса образца, кг.
V.Формулы для измерения косвенных погрешностей.
=
= 
( 
+
- 
+
)– абсолютная погрешность косвенных измерений собственной теплоемкости печи
= εС= 
( + +
+ )– абсолютная погрешность косвенных измерений суммарной теплоемкости печи и образца 
– абсолютная погрешность косвенных измерений теплоемкости образца
=
= 
(
+ 
) – абсолютная погрешность косвенных измерений удельной теплоемкости образца.
VI. Таблицы с результатами измерений и вычислений
Физическая величина
T1
T2
C
размерность номер оп
с
К
К\с
с
К\с
Дж\К
Дж\К
Дж\(К*кг)
Дж\К
1
30
304,2
-0,77
297,2
-1,91
536,19
892,48
446,24
1428,67
2
30
312,6
-0,78
300,9
-1,91
3
30
319
-0,79
304,3
-1,91
4
30
324,2
-0,8
307,4
-1,91
5
30
328,2
-0,8
310,3
-1,92
6
30
331,4
-0,82
313
-1,92
7
30
333,8
-0,82
315,4
-1,92
8
30
335,8
-0,83
317,6
-1,93
9
30
337,3
-0,84
319,7
-1,93
VII. Пример вычисления:
Исходные данные:
m = 2 кг (масса железного бруска);
T0 = 20
(начальное значение температуры);
I1 = 2 A (сила тока при нагревании пустой печи);
I2 = 2 A (сила тока при нагревании печи с образцом);
U1 = 100 В (напряжение на источнике питания при нагревании пустой печи);
U2 = 100 В (напряжение на источнике питания при нагревании печи с образцом);
= 30 с (интервал измерений температуры)
Погрешности прямых измерений
= 1c
=0,1К
I = 0,02А U = 1B
Вычисления (в соответствии c опытом №1):
Собственная теплоемкость печи, [Сп] = :
Сп= 
=
=434,78 ;
Суммарная теплоемкость печи и образца, [С] = :
С= 
=
= 1333,3 ;
Теплоемкость образца, [С0] = :
С0= С – Сп= 1428,57 – 535,71 = 898,55 ;
Удельная теплоемкость образца, [c0] = :
c0 = =
= 449,28 
Расчет погрешностей: 
Окончательный результат
с0 =400 ±60 
VIII. Графический материал
Печь с образцом:
???? = ????????( ∆????/∆t1)
Печь без образца:
???? = ????????(∆????/∆t2)
Из графиков видно, что при t=0 ????????( ∆????1/∆t1)=-0,7741; ∆????1/∆t1=0,46
????????(∆????2/∆t2)=-1,9086; ∆????2/∆t2=0,15
IX. Вывод
На основании сравнительной оценки получившегося результата (400 Дж/К∗кг ) можно сказать о том, что определить удельную теплоемкость вещества можно способом, рассматриваемым в данной лабораторной работе, так как расхождение с табличной величиной(450 Дж/К∗кг)составляет около 0,84%, . Возникновение такой погрешности обусловлено потерей тепла в теплоизоляцию калориметра и в окружающее пространство, то есть несовершенством методов измерений. Расхождение экспериментального значения удельной теплоемкости вещества сосправочным значение могло быть вызвано и субъективными погрешностями, т.к. в некоторых случаях происходило завышение или занижение результатов (округление).
