Порядок проведения работы. Обработка результатов измерений

1. Проверить электрическую схему (рис. 2).

2. Открыть калориметр и выдержать некоторое время, чтобы температура внутри калориметра сравнялась с комнатной.

3. Измерить по ртутному термометру температуру в лаборатории и с помощью моста постоянного тока определить соответствующее ей значение сопротивления обмотки термометра R_в. По формуле (1.5) подсчитатьR₀– сопротивление обмотки при 0°С.

4. Закрыть калориметр. Включив одновременно нагреватель и секундомер, измерять сопротивление термометра через каждые 2 минуты в течение 10 – 15 минут. Записать ток и напряжение на­гревателя.

5. Выключить нагреватель. Поместить в него испытуемое тело. По­дождать, пока стабилизируется температура (5 – 10 мин.). По­вторить измерения (п. 4) с испытуемым телом. Нагрев произво­дить 20 – 25 минут.

6. Рассчитать по формуле (1.6) разность температур ΔТдля каждого значения сопротивления измерительной обмотки калориметра с телом и пустого калориметра.

7. Построить графики зависимости ΔТот времениτпо типу рис. 3.

8. Найти по графику для трех значений разности температур ΔТразность времени нагревания калориметра с телом и пустого ка­лориметра Δτ=τ₁-τ₂.

9. Рассчитать по формуле (1.3) удельную теплоемкость для значений разности времени нагревания, определенных в п. 8, и опреде­лить среднее значение удельной теплоёмкости.

10. Рассчитать молярную теплоёмкость по формуле

где А– атомная масса материала (для одноатомных ве­ществ атомная и молярная массы совпадают),С_Т– удель­ная теплоёмкость тела.

11. Определить основные источники погрешности данного ме­тода измерения. Конечный результат представить в стандартном виде:

Приложение

Мостовой метод измерения электрических сопротивлений

Наиболее точным методом измерения электрических сопротивлений является мостовой метод. Приборы, основанные на этом методе, носят названиемостов постоянногоилипеременного токав зависимо­сти от типа источника питания.

Принципиальная схема моста постоянного тока приведена на рис. 4. Мост состоит из четырех резисторовr₁,r₂, RиR_x, образующих замкнутый четырёхугольник. Стороны этого четырехугольника назы­ваютсяплечами моста. В одну диагональ моста включен источник постоянного напряженияЕ, а в другую – индикатор нуляG. В качестве индикатора используются чувствительные гальванометра с нулем посередине.

Рис. 4.

При равенстве потенциалов точек BиDток в цепи индикатора отсутствует, и мост считаетсяуравновешенным илисбалансированным. Подобное равновесие достигается соответствующим подбором сопротивлений плеч мостаr₁,r₂, R. Так как при равновесии ток в ин­дикаторную диагональ не ответвляется, через резисторыr₁иR_xпроте­кает один и тот же токI₁, а черезr₂ и R– одинаковый токI₂. Равенст­во потенциалов точекBиD означает, что эти токи создают одинаковые падения напряжения на сопротивленияхr₁,r₂и R,R_x, то есть

Отсюда следует, что:

где

Схема измерительного моста на постоянном токе Р333, который использован в данной работе, и методика измерения сопротивления приведены на внутренней стороне крышки прибора.

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте I начало термодинамики.

2. Что такое теплоемкость системы частиц?

3. Перечислите основные свойства гармонического осциллятора.

4. Что такое кристаллическая решетка?

5. Укажите механические свойства кристалла.

6. Сформулируйте закон о равнораспределении средней кинетической энергии теплового движения по степеням свободы молекулы.

7. Что такое термодинамическое равновесие?

8. В чем различие между классической теорией теплоемкости кристалла и теорией А. Эйнштейна?

9. Учет каких особенностей теплового движения кристаллической решетки позволило П. Дебаю правильно описать зависимость теплоемкости кристалла от Тв области низких температур?

10. Что такое температура Дебая и от чего она зависит?

Литература

1. Сивухин Д. В. Общий курс физики. Термодинамика и молекулярная физика. Изд. 2. – М.: Наука, 1979, § 18, 66, 68, 69, 85.

2. Савельев И. В. Курс общей физики. т. 1 – М.: Наука, 1982, гл.12.

3. Матвеев А. Н. Молекулярная физика. – М.: Высшая школа, 1981, гл. 5.

4. Китель Ч. Введение в физику твердого тела. – М.: Наука, 1978.

5. Марадудин А. Дефекты и колебательный спектр кристаллов. – М.: Мир, 1969.

10