211 (810490), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Снятие показаний рекомендуется производить когда показания вольтметра, подключенного к термопаре, не меняются в течение 1-2 минут. Крометого, необходимо учитывать, что охлаждение системы занимает существеннобольшее время, нежели нагрев, поэтому при измерениях мощность нагрева5нужно увеличивать постепенно. Охлаждение установки для повторного снятия зависимости производится при максимальном расходе воздуха и выключенном нагревателе; время, необходимое для охлаждения, может достигать20-30 минут.Внимание!Для предотвращения перегорания нити нагревателя не рекомендуетсявключать нагреватель без продува воздуха через калориметр.ЗАДАНИЕПодготовка к эксперименту1.
Подготовьте к работе газовый счетчик: проверьте, заполнен ли он водой, установите счетчик по уровню.2. Начинать измерения следует при условии, что калориметр охлажден докомнатной температуры. Для охлаждения включите компрессор и открываякран К, установите максимально возможный расход воздуха. Источник постоянного тока должен быть при этом выключен!Для проверки корректности работы газового счетчика стоит убедиться,что при постоянном расходе его стрелка вращается равномерно.3. Включите вольтметр, предназначенный для измерения ЭДС термопары.Если показания вольтметра отличны от нуля, следует продувать калориметрвоздухом до полного охлаждения калориметра (т.е. до установления нуля нацифровом дисплее вольтметра). *4.
Запишите значения температуры и давления в комнате, необходимыедля расчета расхода прокачиваемого воздуха. По психрометру определитезначение влажности воздуха в комнате.5. С помощью газового счетчика и секундомера измерьте максимальныйрасход воздуха Δ/Δ (в л/с). Измерения проведите несколько раз и определите среднее значение расхода. Вычислите соответствующий массовый расход воздуха max [г/с], пользуясь формулой (8).6.
Оцените величину тока нагревателя 0 , требуемого для нагрева воздухана Δ0 = 1 ℃. Для этого 1) определите теоретическое значение удельной тептеорлоёмкости воздуха при постоянном давлении [Дж/г⋅К], считая воздухсмесью двухатомных идеальных газов; 2) оцените минимальную мощность0 [Вт] ( ≥ Δ), необходимую для нагрева газа при максимальном рас-*Если показания не спадают до нуля, убедитесь, что в комнате вблизи установки отсутствуют значимые перепады температуры (отсутствуют сквозняки, закрыты окна и т.п.)6ходе max на Δ0 = 1 ℃; 3) учитывая, что сопротивление проволоки нагревателя составляет приблизительно н ~35 Ом и в процессе опыта практическине меняется *, определите искомое значение тока 0 = � 0.нПроведение измерений7.
Проведите измерение зависимости разности температур от мощностинагрева Δ() при максимальном расходе воздуха 1 = max . Рекомендуетсяизмерить 4-5 точек в диапазоне температур Δ от ~2 ℃ до ~10 ℃.7.1. Чтобы начать нагрев, включите источник питания (ИП) нагревателя и установите на нём такое напряжение, чтобы ток через нить нагревателя составлял 1 ∼ (2 ÷ 2,5)0 (см. п. 6).
Запишите значения тока инапряжения в цепи. Рассчитайте мощность нагрева, а также сопротивление нити нагревателя н .7.2. После включения нагрева (или после изменения его мощности) дождитесь установления стационарного состояния системы. Первоначальный прогрев калориметра происходит достаточно долго (~10 минут). Значения ЭДС ℰ вольтметра, подключенного к термопаре, должны оставатьсяпостоянными (в пределах точности прибора) в течение 1-2 минут.7.3. По величине ℰ определите значение Δ (см.
(7)). Учитывая, чтоΔ ∝ ∝ 2 , определите значения токов накала, необходимые для того,чтобы равномерно повышать температуру нагрева Δ до требуемого значения. Проведите измерения согласно пп. 7.1.-7.2, последовательно увеличивая ток нагрева до расчётных значений.8. Завершив первую серию измерений, охладите калориметр до комнатной температуры. Для этого отключите источник питания нагревателя, откройте кран К и продувайте калориметр при максимальном расходе воздухадо тех пор, пока показания ЭДС не достигнут нуля.9.
Повторите измерения по п. 7 по крайней мере ещё для одного значениярасхода воздуха. Внимание! Начинать каждую следующую серию опытовследует только после полного охлаждения калориметра до комнатной температуры.10. После завершения опытов выключите источник питания нагревателя имультиметры. Кран К откройте для максимального продува воздуха через калориметр.
Сообщите лаборанту об окончании работы.*Температурный коэффициент сопротивления нихрома71 = 1,7 ⋅ 10−4 К−1 .Обработка результатов измерений11. Постройте графики зависимости Δ() для каждого расхода воздуха . Проверьте, выполняется ли предположение о том, что тепловые потери пропорциональные разности температур. Аппроксимируя зависимостьпрямой = , найдите угловые коэффициенты для каждого расхода.12. Проанализируйте зависимость наклона от расхода и, пользуясьформулой (10), определите значение теплоёмкости воздуха при постоянномдавлении . Пользуясь полученным значением , определите долю тепловых потерь в опыте пот /.13. Оцените погрешности опыта. Сравните полученное значение теплоемкости с теоретическим и с табличным.
Объясните расхождения, оценив факторы, влияющие на величину экспериментального значения теплоемкости.Вопросы к сдаче работы1.2.3.4.5.6.7.8.9..Сформулируйте теорему о равнораспределении энергии по степеням свободы. Получите теоретическое значение молярной и удельной теплоёмкостивоздуха при постоянном давлении.Дают ли колебания атомов в молекулах кислорода и азота вклад в теплоёмкость в условиях опыта? Как теплоёмкость двухатомного газа зависит от температуры?Покажите, что в проведенном опыте измеряется именно теплоёмкость при постоянном давлении .Перечислите возможные механизмы тепловых потерь.
Как эти потери зависятот параметров опыта?Используя данные опыта, проверьте обоснованность пренебрежения кинетической энергией течения газа.Оцените влияние влажности воздуха на результаты опыта.Как влияют колебания комнатной температуры и атмосферного давления нарезультаты опыта?Пользуясь формулой Пуазейля, оцените перепад давления в трубке калориметра в условиях опыта. Диаметр трубки принять равным ~1,5 см, длинутрубки — 25 см.Тепловые потери на излучение определяются законом Стефана-Больцмана:пот = 4 , где – константа.
С какой относительной точностью эта зависимость может быть аппроксимирована линейной функцией пот ∝ ( − 0 ) вусловиях опыта?28.02.20188.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
