Главная Обратная связь

Дисциплины:






Описание установки. Вывод расчетных формул



№12

Экспериментальная установка состоит из функционального модуля 12 и приборного модуля.

На передней панели функционального модуля расположены крепежный винт 1, табличка с названием работы, гнезда 2 для подключения мультимера приборного модуля, устройство подъема 3, ампулы с оловом 8 из электропечи 4, тумблер включения электропитания печи 5, сигнальная лампа включения электропитания 6, сетевой шнур 7 для подключения модуля к электророзетке приборного модуля.

В электрическую печь 4 помещается ампула с оловом 8. Внутри ампулы находится металлическая трубка – чехол с дифференциальной хромель-копелевой термопарой, горячий спай которой находится в ампуле, а холодный спай – на воздухе. Концы термопары через гнезда и медные провода соединены и милливольтметром 9, измеряющим возникающую термо ЭДС.

Простейшей моделью охлаждения тела является охлаждение в среде с постоянной температурой Т (в термостате). Если процесс охлаждения происходит достаточно медленно, температуру произвольной точки тела в каждый момент времени можно считать одинаковой. Такой процесс охлаждения состоит из непрерывно следующих друг за другом равновесных состояний и, следовательно, является квазистатическим обратимым процессом.

Применим закон сохранения энергии к квазистатическому процессу охлаждения твердого олова после кристаллизации:

(co mo + ca ma)dT + aF(T – Tср)dt = 0 (6)

Здесь (co mo + ca ma)dT <0 – количество теплоты, отданное телом среде

при его охлаждении за время;

aF(T – Tср)dt >0 – количество теплоты, полученное окру-

жающей средой через поверхность ампулы

площадью F за время dt.

co, ca – удельные теплоемкости олова и материала

ампулы,

mo, ma – массы олова и ампулы;

Т – температура твердого олова;

Тср – температура окружающей среды;

a – коэффициент теплоотдачи с ампулы в окружающую среду. В дальнейшем считаем, что значение a в течение всего опыта постоянно.

Применяя закон сохранения энергии к процессу кристаллизации олова можно получить уравнение

lкр mo + aF(Tкр – Тср) Dt = 0 (7)

Здесь: Q = lкр mo – количество теплоты, отданное оловом при

его кристаллизации за время кристаллизации

Dt. Так как тепло отдано окружающей среде,

то Q<0;

aF(Tкр – Тср) Dt >0 – количество теплоты, полученное окружаю-

щей средой, полученной через поверхность

ампулы за время кристаллизации.

Из соотношений (6), (7) следует:

(8)

Следовательно,

(9)

Для определения S2 – S1 необходимо измерить температуру кристаллизации Ткр., время кристаллизации Dt, а также вычислить производную функции Т = f(t) во время охлаждения твердого олова после полной кристаллизации. Эти величины можно найти, измеряя температуру олова в процессе охлаждения от полного расплава до температуры остывшего олова То в конце опыта.



Реальный процесс охлаждения сопровождается явлениями, вносящими погрешность в определение lкр. Главными источниками погрешности являются

- отклонение процесса охлаждения от квазистатического;

- изменение температуры окружающей среды.

Эти процессы приводят к методической погрешности определения lкр, не превышающей ± 10%.

4. Данные установки и таблицы результатов измерений

Масса олова mo = 50 г;

Масса ампулы ma = 59,5 г;

Удельная теплоемкость олова Со = 220 ;

Удельная теплоемкость ампулы Со = 492 ;

Температура окружающей среды Тср = 24°С.

DЕ, мВ q=Т – Тср,°С t, с Т=q + Тср, °С
13,6
13,5
13,4
13,3
13,1
12,9
12,7
12,6
12,3
12,1
11,9
11,7
11,5
11,3
11,1
10,9
10,7
10,5
10,3
10,1
9,9
9,7
9,5
9,3
9,1
8,9
8,8
8,6
8,4
8,2

 





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...