Теория лабораторной работы

Всякое тело, имеющее температуру выше окружающей среды, будет охлаждаться, причем скорость охлаждения зависит от величины теплоемкости тела.

Если взять два металлических стержня, то, сравнивая кривые охлаждения (температуры Т в функции времени t) этих образцов, один из которых служит эталоном (его теплоемкость и скорость охлаждения известны), можно определить теплоемкость других образцов.

Количество тепла, теряемого объемом D V_i металла (таким малым, что температуру Т образца во всех точках можно считать одинаковой) за промежуток времени Dt, равно

, (1)

где с – удельная теплоемкость металла; r – его плотность; Т – температура; – скорость охлаждения.

Величину D q_i можно подсчитать также и по закону Ньютона:

D q_i = a (Т – T ₀)×D S_i ×Dt, (2)

где a – коэффициент теплоотдачи; D S_i – малый элемент поверхности образца; Т ₀ – температура окружающей среды.

Приравнивая выражения (1) и (2), получим

.

Количество теплоты, которое теряет весь объем V образца:

, (3)

где n – число элементарных объемов D V_i и элементарных участков поверхности D S_i, на которое мысленно разбит образец. Просуммировав выражение (3), получим

(4)

где V – объем всего образца; S – площадь поверхности всего образца.

Запишем выражение (4) для двух образцов одинакового объема:

;

. (5)

Поделив одно уравнение на другое, получим .

Отсюда или , (6)

где m ₁ = r₁ V – масса первого образца; m ₂ = r₂ V – масса второго образца.

Зная теплоемкость с ₁ образца, можно найти и его молярную теплоемкость

С _m = m× с. (7)

Описание установки

Установка для проведения работы состоит из трубчатой электропечи и двух образцов, которые могут свободно перемещаться в горизонтальном направлении. Образцы представляют собой цилиндры длиной 30 мм и диаметром 5 мм, изготовленные из меди и железа. В один из торцов цилиндра помещают термопары.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: