Отчет по лабораторной работе №6: Определение теплоемкости твердых тел. виртуалка 6 отчет. Отчет по лабораторной работе По дисциплине

• Название: Отчет по лабораторной работе По дисциплине
• Анкор: Отчет по лабораторной работе №6: Определение теплоемкости твердых тел
• Дата: 26.05.2022
• Размер: 268.57 Kb.
• Имя файла: виртуалка 6 отчет.docx
• Тип: Отчет; #551903

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 физике

Отчет по лабораторной работе

По дисциплине Физика

^{(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)}

Тема работы: Определение теплоемкости твердых тел

Выполнил: студент гр. ТХ-21-2 Буровцева И.В.

^{(шифр группы) (подпись) (Ф.И.О.)}

Оценка:

Дата:

Проверил

руководитель работы: доцент Фицак В.В.

^{(должность) (подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2022
1. Цель работы: Измерение зависимости повышения температуры исследуемого образца в муфельной печи от времени. Вычисление по результатам измерений теплоемкости исследуемого образца.

2. Краткие теоретические сведения

1. 
   Явление, изучаемое в работе: Теплообмен
   
2. 
   Определения основных физических понятий, объектов, процессов и величин.
   

Теплоемкость тела - количество теплоты, которое необходимо для нагревания единичного количества вещества.

Удельная теплоёмкость вещества - количество тепловой энергии, необходимой для повышения температуры одного килограмма вещества на один Кельвин.

Молярная теплоёмкость вещества- количество тепловой энергии, необходимой для повышения температуры одного моля вещества на один Кельвин.

Количество теплоты - энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче.

Температура тела - физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы и определяющая направление теплообмена между телами.

Сила тока — это величина I, равная отношению заряда, переносимого через поперечное сечение проводника за малый интервал времени, к этому интервалу времени.

Масса - мера инертности тела, при поступательном движении.

3) Законы и соотношения, описывающие изучаемые процессы, на основании которых получены расчетные формулы. Пояснения к физическим величинам и их единицы измерений.

Первый закон термодинамики: теплота, сообщаемая системе, расходуется на изменение внутренней энергии системы и на совершение системой работы против внешних сил:

𝛿Q=∆U+𝛿A, Дж,

где 𝛿𝑄 − элементарное количество теплоты, 𝛿𝐴 − элементарная работа, ∆𝑈 − приращение внутренней энергии системы в ходе данного элементарного процесса.

Закон Джоуля - Ленца - количество теплоты прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока

Q= I² ∙R∙t, Дж, где R – сопротивление проводника, Ом

Закон Ома - сила тока прямо пропорциональна напряжению, приложенному к участку цепи, и обратно пропорциональна сопротивлению проводника:



где I-сила тока, A

R – сопротивление проводника, Ом

U – Напряжение проводника, В

2. Схема установки

Рис.1. Схема установки

1.муфельная печь

2.электронагреватель

3.вентилятор обдува

4.термопара

5.цифровой термометр

6.регулируемый источник питания

7.выключатель нагрева

8.таймер

2. Основные расчетные формулы

1) Теплоёмкость тела:



где Q - количество теплоты, Дж

Т- температура тела, K

2)Удельная теплоёмкость:

,

где m - масса вещества, кг

Т – температура вещества, К 3) Молярная теплоёмкость:

,

где 𝜂- количество вещества, выражающее число молей

Т-температура вещества, К

4) Суммарная теплоемкость печи и образца:



где U2 – напряжение на источнике питания при нагревании печи с образцом, В

I2 – сила тока при нагревании печи с образцом, А

- скорость изменения температуры при нагревании печи с образцом,

5)Теплоёмкость печи:



где U1 – напряжение на источнике питания при нагревании пустой печи, В

I₁ – сила тока при нагревании пустой печи, А

- скорость изменения температуры при нагревании пустой печи,

6)Теплоёмкость образца:



7) Удельная теплоёмкость образца:



где m – масса образца, кг

2. Формулы для расчёта погрешности косвенных измерений

С- суммарная теплоемкость печи и образца, Дж/К



𝐶_𝑛- теплоёмкость печи, Дж/К

∆𝐶₀ = ∆𝐶 + ∆𝐶_𝑛,

𝐶₀- теплоёмкость образца, Дж/К



𝑐₀- удельная теплоёмкость образца, Дж/К Погрешности прямых измерений.

ΔT=0,1 °С=0,1 K,

ΔU=1 В,

ΔI=0,01 А, Δt=1 с.

7. 
   Исходные данные
   

Образец – железо; масса – 2 кг.

, U=180В

I=3,60А


Таблица 1. Результаты измерений и вычислений.

Физ. величина	Δt	T1		T2		Сп	С	Со	c
СИ №	с	К		К
1	20	318,05	0,21	302,35	-0,77	462,9	1408,7	945,8	472,9
2	20	338,25	0,01	310,85	-0,85
3	20	355,75	-0,13	318,75	-0,93
4	20	370,15	-0,33	326,15	-0,99
5	20	382,75	-0,46	333,15	-1,04
6	20	393,45	-0,63	339,85	-1,09
7	20	402,65	-0,8	346,25	-1,14
8	20	410,45	-0,92	352,15	-1,22
9	20	416,65	-1,17	357,85	-1,25
10	20	422,65	-1,2	363,25	-1,3

7. 
   Вычисление:
   

=0,2

=-0,76


С = = = 1408,7
С₀= С – Сп=1408,7 - = 945,8
c₀ = = = 472,9

Расхождения с экспериментальной величиной:


Погрешность косвенных измерений:
= )=28,8

= ( + + + )=



= ( + )=472,9
c₀ = 472,9

7. 
   Графический материал:
   

График №1. Печь без образца.


При t=0 =0,34, =>
График №2. Печь с образцом.

При t=0 =-0,74, => =0,48

7. 
   Вывод:
   

На основании сравнительной оценки получившегося результата (472,9 ) можно сказать, что определить удельную теплоемкость вещества можно способом, рассматриваемым в данной лабораторной работе, так как расхождение с табличной величиной (449 ) составляет около 5%. Возникновение такой погрешности обусловлено потерей тепла в теплоизоляцию калориметра и в окружающее пространство, то есть несовершенством методов измерений. Расхождение экспериментального значения удельной теплоемкости вещества со справочным значение могло быть вызвано и субъективными погрешностями, т.к. в некоторых случаях происходило завышение или занижение результатов (округление).