Исследование температурной зависимости удельной теплоемкости алюминия методом охлаждения
Понятие теплоемкости тела как количества теплоты, поглощенной телом при нагревании. Сложная линейная зависимость удельной теплоемкости алюминия от времени охлаждения испытуемого образца из алюминия и эталона из меди как результат измерений температуры.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 10.08.2013 |
| Размер файла | 149,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
7
Лабораторная работа
по курсу общей физики
Исследование температурной зависимости удельной теплоемкости алюминия методом охлаждения.
Цель работы:
Определение температурной зависимости удельной теплоемкости алюминия от времени охлаждения испытуемого образца из алюминия и эталонного образца из меди по результатам измерения температуры.
Теоретическая часть.
Теплоемкость тела - это количество теплоты, поглощенной телом при нагревании на 1 К, точнее, отношение количества теплоты, поглощаемой телом при бесконечно малом изменении его температуры, к этому изменению:
. (2.1)
Количество теплоты, необходимое для нагревания на 1 К единицы массы вещества, называют удельной теплоемкостью:
, (2.2)
а для нагревания на 1 К одного моля вещества - молярной теплоемкостью:
, (2.3)
Где
m - масса вещества;
число молей вещества.
Указанные теплоемкости связаны соотношениями:
, , , (2.4)
Где M - молярная масса вещества.
В классической теории теплоемкости твердых тел однородное твердое тело представляется как совокупность частиц, совершающих тепловые колебания и имеющих 3 степени свободы. Полная энергия теплового движения частицы равна 3kT, а внутренняя энергия одного моля твердого тела находится по формуле:
, (2.5)
Где
NA - число Авогадро;
R = kNA - универсальная газовая постоянная.
Следовательно, молярная теплоемкость твердого тела при постоянном объеме равна:
(2.6)
Количество теплоты dQ, теряемое предварительно нагретым телом массы m при его охлаждении на dT градусов, будет:
, (2.7)
Где
c - удельная теплоемкость вещества, из которого состоит тело.
Потеря энергии теплоты происходит через поверхность тела. Следовательно, можно считать, что количество теплоты dQS, теряемое через поверхность тела за время d, будет пропорционально времени, площади поверхности S и разности температур тела и окружающей среды:
, (2.8)
Где коэффициент теплопередачи.
Если тело выделяет тепло так, что температура всех его точек изменяется одинаково, то будет справедливо равенство:
(2.9)
или
, (2.10)
которое можно представить в виде
. (2.11)
Для двух образцов различных металлов, имеющих одинаковые размеры и состояния поверхностей (тогда их коэффициенты теплопередачи равны), получаем:
. (2.12)
Следовательно, зная массы образцов и удельную теплоемкость c1, то можно вычислить c2:
. (2.13)
Перейдем в (2.13) от бесконечно малых величин dT и d к конечным изменениям и T:
. (2.14)
Вычисления еще более упрощаются, если интервал T, брать всегда один и тот же:
. (2.15)
Экспериментальная часть.
Схема установки
Где 1 - цифровой термометр; 2 - термоблок; 3 - термопары; 4 - медный и алюминиевый образцы; 5 - электропечи.
Результаты измерений
|
Т, 0С |
160 |
150 |
140 |
130 |
120 |
110 |
100 |
90 |
80 |
70 |
60 |
50 |
||
|
t, c |
Cu |
0 |
30 |
58 |
90 |
125 |
163 |
205 |
256 |
315 |
387 |
476 |
606 |
|
|
Al |
0 |
26 |
56 |
90 |
121 |
158 |
200 |
248 |
305 |
374 |
461 |
581 |
|
T, 0C |
, c |
Tc, 0C |
cAl, Дж/кгК |
||
|
Cu |
Al |
||||
|
160 - 150 |
30 |
26 |
155 |
1088.475 |
|
|
150 - 140 |
28 |
30 |
145 |
1345.642 |
|
|
140 - 130 |
32 |
34 |
135 |
1334.428 |
|
|
130 - 120 |
35 |
31 |
125 |
1112.397 |
|
|
120 - 110 |
38 |
37 |
115 |
1222.881 |
|
|
110 - 100 |
42 |
42 |
105 |
1255.932 |
|
|
100 - 90 |
51 |
48 |
95 |
1182.054 |
|
|
90 - 80 |
59 |
57 |
85 |
1213.358 |
|
|
80 - 70 |
72 |
69 |
75 |
1203.602 |
|
|
70 - 60 |
89 |
87 |
65 |
1227.709 |
|
|
60 - 50 |
130 |
120 |
55 |
1159.322 |
температурная зависимость удельная теплоемкость
Вывод: В результате эксперимента было установлено, что удельная теплоемкость алюминия находится в сложной нелинейной зависимости от времени охлаждения испытуемого образца из алюминия и эталона из меди.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Объяснение перехода теплоты от одного тела к другому на основе калориметрических опытов, произведенных русским ученым М.В. Ломоносовым. Определение теплоемкости металлов (алюминия и железа) при комнатной температуре, сравнение с теоретическими данными.
презентация [1,6 M], добавлен 19.12.2013Определение удельной и молярной теплоемкости. Уравнение Менделеева-Клапейрона. Расчет теплоемкости газа, сохраняющего неизменным объем. Метод наименьших квадратов. Отношение теплоемкости газа при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме.
лабораторная работа [42,3 K], добавлен 21.11.2013Внутренняя энергия тел и основные способы ее измерения. Работа газа и пара при расширении. Определение удельной теплоемкости вещества. Расчет удельной теплоты плавления и отвердевания. Сущность первого закона термодинамики. Основные виды теплопередачи.
курсовая работа [564,6 K], добавлен 17.05.2010Удельная теплоемкость - отношение теплоты, полученной единицей количества вещества, к изменению температуры. Зависимость количества теплоты от характера процесса, а теплоемкости - от условий его протекания. Термодинамические процессы с идеальным газом.
реферат [81,5 K], добавлен 25.01.2009Фундаментальные законы термодинамики. Понятие термодинамической системы и рабочего тела, их термодинамические параметры. Идеальный газ и уравнение его состояния. Формулы и взаимосвязь удельной и молярной теплоемкости, изобарного и изохорного процессов.
реферат [15,0 K], добавлен 22.01.2012Изменение внутренней энергии тела при переходе из одного состояния в другое. Энтальпия перегретого пара. Расчет средней молекулярной массы, плотности, удельного объема и изобарной удельной массовой теплоемкости смеси. Выражение закона действующих масс.
контрольная работа [1,9 M], добавлен 23.09.2011Теплоемкость газов, твердых тел. Примеры значений. Методы определения теплоемкости индивидуальных веществ. Экспериментальное измерение теплоемкости для разных интервалов температур – от предельно низких до высоких. Производные потенциалы Гиббса.
реферат [36,4 K], добавлен 11.09.2015Особенности и алгоритм определения теплоемкости газовой смеси (воздуха) методом калориметра при постоянном давлении. Процесс определения показателя адиабаты газовой смеси. Основные этапы проведения работы, оборудование и основные расчетные формулы.
лабораторная работа [315,4 K], добавлен 24.12.2012Понятие и содержание теплового баланса, порядок его составления и проведение необходимых расчетов. Определение расхода энергоносителя. Расчет теплогенерирующего устройства, парогенератора и тепловой изоляции. Вычисление удельной теплоемкости аппарата.
курсовая работа [280,3 K], добавлен 30.05.2013Газовые смеси, теплоемкость. Расчет средней молярной и удельной теплоемкости. Основные циклы двигателей внутреннего сгорания. Термический коэффициент полезного действия цикла дизеля. Водяной пар, паросиловые установки. Общее понятие о цикле Ренкина.
курсовая работа [396,8 K], добавлен 01.11.2012Общая характеристика, химические и физические свойства, ГОСТы алюминия и его сырья. Конструкция электролизера для получения алюминия с самообжигающимся анодом на силу тока 74000А, особенности его обслуживания, возможные неполадки и способы их устранения.
дипломная работа [325,4 K], добавлен 24.07.2010Тепловые свойства твердых тел. Классическая теория теплоемкостей. Общие требования к созданию анимационной обучающей программы по физике. Ее реализация для определения удельной теплоемкости твердых тел (проверка выполнимости закона Дюлонга и Пти).
дипломная работа [866,2 K], добавлен 17.03.2011Молярная масса и массовые теплоемкости газовой смеси. Процесс адиабатного состояния. Параметры рабочего тела в точках цикла. Влияние степени сжатия, повышения давления и изобарного расширения на термический КПД цикла. Процесс отвода теплоты по изохоре.
курсовая работа [35,7 K], добавлен 07.03.2010Кристаллическая структура и магнитные свойства манганитов. Теплоемкость манганитов в области фазовых переходов. Основные результаты исследования температурной зависимости теплоемкости монокристаллов системы в различных магнитных полях и их обсуждение.
курсовая работа [795,4 K], добавлен 21.05.2019Взаимосвязь внутренней энергии и теплоты газа. Первое начало термодинамики. Общее понятие о теплоемкости тела. Энтропия как мера необратимого рассеяния энергии или беспорядка. Адиабатический процесс: уравнение, примеры. Политропные и циклические процессы.
презентация [889,7 K], добавлен 29.09.2013Динамика и теплоемкость кристаллической решетки. Особенности объяснения зависимости теплоемкости от температуры с помощью закона Дюлонга–Пти, модели Эйнштейна, модели приближения Дебая. Основные положения квантовой теории гармонического кристалла.
реферат [123,6 K], добавлен 06.09.2015Определение политропного процесса. Способы определения показателя политропы. Вычисление теплоемкости и количества теплоты процесса. Расчет термодинамических свойств смеси, удельных характеристик процесса. Проверка расчётов по первому закону термодинамики.
контрольная работа [170,2 K], добавлен 16.01.2013- Сквозные нанопористые структуры из оксида алюминия для информационных технологий мембранной биологии
Получение экспериментальных образцов матричных платформ оксида алюминия с упорядоченной структурой сквозной пористости при использовании раствора щавелевой кислоты и двухстадийного потенциостатического режима анодирования при заданных температурах.
реферат [9,1 M], добавлен 25.06.2010 Определение массовой, объемной и мольной теплоемкость газовой смеси. Расчет конвективного коэффициента теплоотдачи и конвективного теплового потока от трубы к воздуху в гараже. Расчет по формуле Д.И. Менделеева низшей и высшей теплоты сгорания топлива.
контрольная работа [117,3 K], добавлен 11.01.2015Определение основных параметров состояния рабочего тела в характерных точках цикла. Вычисление удельной работы расширения и сжатия, количества подведенной и отведенной теплоты. Изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии в процессах цикла.
курсовая работа [134,6 K], добавлен 20.10.2014
