твердое тело лаба 1. твердое тело. Отчет по дисциплине Физика Тема работы
 Скачать 0.73 Mb.
|
|
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 ОТЧЕТ По дисциплине: Физика Тема работы: Исследование теплоемкости металлов Выполнил студент гр. (шифр группы) (подпись) (Ф. И. О.) Дата: Проверил руководитель работы: (должность) (подпись) (Ф.И.О) Санкт-Петербург 2023 Цель работы Исследование теплоемкости металлов, овладение экспериментальными навыками определения теплоемкости. Краткое теоретическое содержание Явление, изучаемое в работе. Теплопередача Определения основных физических понятий, объектов, процессов и величин. Теплоемкость – физическая величина, показывающая какое количество теплоты необходимо сообщить телу, чтобы нагреть его на один градус. Теплопроводность – процесс переноса внутренней энергии от более нагретых частей тела (или тела) к менее нагретым частям (или телам), осуществляемый хаотически движущимися частицами тела (атомами, молекулами, электронами и т.п.). Внутренне трение – процесс, в котором возникают силы трения между слоями жидкости или газа, перемещающимися параллельно друг другу с различными по модулю скоростями. Вязкость – свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Диффузия – явление самопроизвольного взаимного проникновения и перемешивания частиц (молекул, ионов атомов, электронов) двух соприкасающихся веществ. Удельная теплоемкость – это теплоемкость единицы массы вещества. Молярная теплоемкость – это теплоемкость одного моля вещества. Температура Дебая – температура, указывающая для каждого вещества область, где становится существенным квантование энергии колебаний. Теплоемкость кристаллической решетки обусловлена атомной подсистемой, является частью теплоемкости твердого тела. Электронная теплоемкость – часть полной теплоемкости твердого тела, обусловленная тепловым движением электронов, обычно пренебрежимо мала, только при высоких температурах, т.е. выше температуры Дебая, становится значительной. Законы и соотношения, описывающие изучаемые процессы, на основании которых получены расчетные формулы. Пояснения к физическим величинам и их единицы измерения. Теплоемкость металла равна сумме теплоемкостей электронной и решеточной подсистем:  Закон Фурье: гласит, что скорость теплопередачи через материал пропорциональна отрицательному градиенту температуры и площади, перпендикулярной этому градиенту, через который протекает тепло.  Где  – плотность теплового потока – количество теплоты, которое передается за время  через площадку  , расположенную перпендикулярно направлению переноса внутренней энергии – коэффициент теплопроводности или теплопроводность. Знак минуса показывает, что перенос внутренней энергии происходит в напралении убывания температуры.Закон Дюлонга и Пти: молярная теплоемкость всех химически простых кристаллических твердых тел не зависит ни от свойств вещества, из которого состоит кристалл, ни от его температуры, а одинакова и равна 3 * R, где R – универсальная газовая постоянная;  Соотношение удельной и молярной теплоемкости:  Где  – молярная теплоемкость – удельная теплоемкость – молярная масса вещества (численно равная массе моля) Схема установкиГде: 1 – металлические образцы, 2 – весы, 3 – термометр, 4 – калориметр, 5 – стакан для горячей воды, 6 - подставка Расчетные формулы Теплоемкость металла,   Где  – удельная теплоемкость воды,  - масса воды, г – температура кипения воды,   – масса металлического образца, г - температура калориметра до внесения металлического образца,  – температура кипения после внесения металлического образца, Молярная теплоемкость металла,   Где  – количество вещества в моляхМасса воды, г:  Где  - масса стакана калориметра без воды, г - масса стакана калориметра с водой, гФормулы для расчета погрешностей косвенных измерений Относительная погрешность измерения теплоемкости металла:   Погрешности прямых измерений:  ∆t = 0,05 Расчетная часть Исходные данные для таблицы №2:  Таблица №1
Таблица №2
Расчетная часть Пример вычисления для таблицы №2, опыта с Al: Масса воды:  Теплоёмкость:   Молярная теплоемкость:   Аналогично вычисляем для железа: Масса воды: 209г  417 ,  ,  Вычисление погрешностей косвенных измерений:   Графическая часть График зависимости температуры калориметра от времени: График №1 (с алюминием)  График №2 (с железом)  9.Анализ полученных результатов Результат: Теплоемкость алюминия с учетом погрешности:  Теплоемкость железа с учетом погрешности:  Сравнительная оценка результата: Теоретическое значение теплоемкости железа:  Теоретическое значение теплоемкости алюминия:  Расхождение теоретического и экспериментального значений:   Вывод: В ходе данной лабораторной работы было найдено приблизительное значение теплоемкости алюминия и железа. Расхождение с теоретическим значением составило 6,2% и 7% соответственно. Получившуюся разность между экспериментальными и справочными значениями можно считать малой, что говорит о том, что измерения значений приборов и обработка результатов оказалась успешной. |
