Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Отчет о лабораторной работе 2.5

“Определение удельной теплоемкости металлов.”

Выполнила: Затолоцкая Юлия Андреевна

Студентка группы 18308. ФФ НГУ

Преподаватель: Золкин Александр Степанович.

Преподаватель НГУ, к.ф.-м.н., доцент.

Цель работы

Определение теплоемкости образца латуни методом сравнения скорости охлаждения образца с известной (эталонный образец) и неизвестной теплоемкостями. Нахождение зависимости теплоемкости от температуры.

Идея метода измерения

Зная теплоемкость эталона, скорости охлаждения эталона и образца с неизвестной теплоемкостью, а также их массы, можно вычислить неизвестную теплоемкость по формуле:

Методика измерений

Измерены массы образцов, с них отчищена окалина, образцы помещены в предварительно нагретую до 700°C печку. Когда образцы нагрелись до свечения, они быстро помещаются на термопары. Термопары считывают температуру сердцевины. Информация передается на компьютер.

Р езультаты измерений

Рис. 1. Зависимости температуры (T, °C) образцов латуни и меди от времени (t, с).

M (Cu) = 420 гр.

M (Латунь) = 420 гр.

Теплоемкость вычислялась по формуле:

Таблица 1. Результаты измерений. Температура образца – T, теплоемкость образца - С_p, скорость изменения температуры - dT/dt.

Теплоемкости меди взяты из табличных данных [1].

Рис. 2. Зависимости теплоёмкостей меди и латуни от температуры. Черные точки – медь [1]. Синие – латунь. Светлым цветом – линия тренда для латуни.

Погрешности измерений

Погрешности вносят:

- Неоднородность температурного поля внутри образца.

При остывании образца в воздухе кондуктивным теплообменом можно пренебречь, так как коэффициент теплопроводности воздуха при комнатной температуре низкий (2,62* Вт/(м·К)).

Предполагается, что температурное поле внутри образца однородно, так как если температура в разных точках будет разная, то будут разными и теплоемкости и так как температура измеряется в центре, она может значительно отличаться от температуры на поверхности. Оценка справедливости этого допущения: приравняем кондуктивный поток в материале образца и конвективно-радиационный с его поверхности. По смыслу задачи эти потоки равны

где S – площадь поверхности образца, λ – коэффициент теплопроводности (Вт/(м·K)), температура поверхности, - температура воздуха в комнате, – коэффициент теплоотдачи (Вт/(м²·K)), T – температурное поле в образце, – излучательная способность, постоянная Стефана-Больцмана [1].

Так как поверхность образца при нагревании покрывается слоем оксидов, положим , коэффициент α = 10 Вт/(м²·К) [2], оценим как отношение перепада температуры в образце к характерному размеру (радиусу цилиндра r). Положим , ≈ 300 K, r ≈ 2 см, получим ΔT ≈ 1,3 · / , , тогда ΔT (Латунь) ≈ 12,4 К; ΔT (Cu) ≈ 3,2 К; Эти перепады незначительно влияют на теплоемкость и можно считать, что С_р = const ( погрешность 1-2 %). В радиационном потоке ошибка будет <10%.

- Окалина.

- Неточность измерения веса образцов (5%).

- Сбои в работе регистрирующей аппаратуры (5%).

Обсуждение результатов

На рис.1 наблюдается разность максимума температур образцов. Причина: излучение (образцы доносились от печки до регистрирующей аппаратуры за разное время).

На рис 2. По линии тренда для латуни видно, что теплоемкость латуни возрастает с ростом температуры, но быстрее, чем теплоемкость меди. На отрезке от 500 К до 600 К теплоемкость падает, что можно связать с погрешностями измерений.

Теплоемкости латуни совпадают по порядку с теплоемкостями меди.

Из табл. 2 видно, что измеренные теплоемкости латуни совпадают по порядку с табличными данными по удельной теплоемкости латуни [4].

Таблица 2. Сравнение результатов измерения удельной теплоемкости латуни (С_p (Латунь), Дж/(кг·К)) при различных температурах (T, K) с табличными данными [4].

Вывод

Мной твердо установлены молярные теплоемкости латуни при различных температурах (табл.3). Также мной твердо установлено, что молярная теплоемкость латуни возрастает с ростом температуры. Полученные результаты совпадают по порядку с табличными [4].

Таблица 3. Результаты измерений теплоемкостей латуни (С_p (Латунь), Дж/(Моль·К))

T, K	Сp (Латунь), Дж/(Моль·К)
700	43,221
600	36,427
500	38,891
400	12,636

Литература

1. Определение удельной теплоемкости металлов: Методические указания по выполнению лабораторной работы / Е. Ю. Гореликов, В. В. Рандин, Р.А. Хайрулин, А. А. Чернов. Новосибирск: РИЦ НГУ, 2016. – 20с.

2. Кухлинг, справочник по физике, с. 470

3. Латунь ЛС59-1: характеристики и состав сплава, ГОСТ: met-all.org/cvetmet-splavy/latun/latun-ls59-1-rasshifrovka-harakteristiki-sostav-gost.html

4. Thermal properties of metals, conductivity, thermal expansion, specific heat -www.engineersedge.com/properties_of_metals.html

3

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лабораторной работы