Результаты измерений массы тел, силы тока и сопротивления спирали калориметра

Электрическая схема установки подготовлена к работе. Вам следует только убедиться в отсутствии нарушений в схеме. Если таковые обнаружите, обратитесь к лаборанту или преподавателю. Перед началом работы установите регулятор (3) в крайнее левое положение.

Задание 1. Измерение временной зависимости приращения температуры ∆t от времени нагрева τ_н. для калориметра с водой.

Калориметр с водой закройте крышкой и запишите начальное пока­зание термометра. Замкнув цепь нагревателя, и установив быстро ток нагревателя равным 4 А, одно­временно включите секундомер для регистрации промежутков време­ни. Значения силы тока, измеренные мультиметром (11) запишите в таблицу №1. Через каждую минуту примерно в течение 10–15 мин снимайте показания тер­мометра. В процессе измерений следите за по­стоянством тока нагревателя. Данные этих измерений занесите в таблицу №2.

По завершении задания 1, выключите нагреватель и откройте калориметр.

Таблица№2

Исследование зависимостей приращения температуры калориметра с водой от времени без исследуемого тела и с исследуемым телом.

Задание 2. Измерение временной зависимости температуры калориметра с образцом.

Для ускорения эксперимента нагретую в калориметре воду замените водой комнатной температуры и такой же массы, что была на первом этапе эксперимента. Поместите исследуемый образец в калориметр и проведите те же измерения что и в задании 1. Данные также занесите в таблицу №2. После проведения измерений выключите источник питания и откройте калориметр.

Задание 3. Определение удельной теплоемкости металлов.

По результатам измерений, (таблица №2) постройте графики зависимости ∆t =f(τ_н.). Затем используя данные графики и данные таблицы №1, рассчитайте удельную и молярную теплоемкость исследуемого тела. Рассчитайте погрешность измерения удельной теплоемкости, результаты измерений сравните с табличными значениями.

Контрольные вопросы

1. Каковы основные положения классической теории теплоемкости твердых тел?

2. Сформулируйте гипотезу о равновероятном распределении энергии по степеням свободы.

3. В какой области температур справедлива классическая теория теплоемкости твердых тел?

4. Может ли классическая физика объяснить, почему электроны проводимости в металлах не дают вклада в теплоемкость при комнатной температуре?

5. Поясните физический смысл предложенной в данной работе метод определения удельной теплоемкости тела.

6. Почему в данной методике нет необходимости измерять массу воды и внутреннего стакана калориметра, ведь для их нагревания идет определенная энергия?

7. Почему для твердых тел пренебрегают различием между молярной теплоемкостью при постоянном давлении и постоянном объеме?

8. Почему ток нагревателя следует поддерживать постоянным в процессе всех измерений в данном методе?

9. Дайте определение молярной теплоемкости тела.

10. Какова связь между молярной и удельной теплоемкостью тела?

Литература

1. Трофимова Т.И. Курс физик: Учеб. пособие для вузов.–7-е изд.–М.: Высш. шк.–2008.–542 с. §§53,73.

2. Калашников Н.П. Основы физики: Учеб. Для вузов: В 2 т./Н.П. Калашников, М.А. Смондырев.– 2-е изд., перераб.–М.: Дрофа, 2004. Т.2.–432 с. §34.3.

Учебное издание