Министерство науки и высшего образования Российской Федерации



Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Санкт-Петербургский горный университет

Кафедра общей физики .

Отчет по лабораторной работе №6

По дисциплине: Физика

(наименование учебной дисциплины, согласно учебному плану)

Тема работы: Определение теплоемкости твердых тел

Выполнил: студент гр. ПЭ-20 Качур В.С.

(шифр группы) (подпись) (Ф.И.О)

Оценка:

Дата:

Проверил

руководитель работы: ассистент Аверин И.А

(должность) (подпись) (Ф.И.О)

Санкт-Петербург

2023

I.Цель работы

Измерение зависимости повышения температуры исследуемого образца в муфельной печи от времени; вычисление по результатам измерений теплоемкости исследуемого образца.

II. Краткое теоретическое содержание:

1.Явление, изучаемое в работе: теплопередача.

2.Определение основных физических понятий, объектов, процессов и величин.

Теплоемкость — физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить телу для нагревания его на один градус.

,

где C – теплоемкость,Дж/К;Q – количество теплоты, Дж; T – температура, К.

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

,

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.

???? = ∆q/∆t,

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

1. 
   Собственная теплоемкость печи
   

С_п= ,

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] = :

С_п= ,

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 – С_п,

С_п – 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

= ε_С= ( + + + )– 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:

1. 
   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)

2. 
   Погрешности прямых измерений
   

= 1c

=0,1К

I = 0,02А

U = 1B

3. 
   Вычисления (в соответствии c опытом №1):
   

1. 
   Собственная теплоемкость печи, [С_п] = :
   

С_п= = =434,78 ;

2. 
   Суммарная теплоемкость печи и образца, [С] = :
   

С= = = 1333,3 ;

3. 
   Теплоемкость образца, [С₀] = :
   

С₀= С – С_п= 1428,57 – 535,71 = 898,55 ;

4. 
   Удельная теплоемкость образца, [c₀] = :
   

c₀ = = = 449,28

Расчет погрешностей:

5. 
   Окончательный результат
   
6. 
   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).

---

Смотрите также файлы

• Тема 12. Международноправовая защита жертв вооружённых конфликтов Жертвы вооружённых конфликтов.docx

• Экологическая безопасность.docx

• Определение теплоемкости твердых тел.docx

• Звезды и созвездия.docx

• Пример в механизме строгального станка, общее количество звеньев.docx