Выполнение работы. Перед выполнением работы внимательно изучите с экспериментальную установку, состоящую из измерительной ячейки и измерительного блока

Перед выполнением работы внимательно изучите с экспериментальную установку, состоящую из измерительной ячейки и измерительного блока. На передней панели измерительного блока (рис.4) расположены цифровые вольтметр, милливольтметр и секундомер, тумблеры «Сеть», «Время» и «Нагрев», переключатель «Режим измерений», кнопка «Сброс», устанавливающая нулевое значение на секундомере.

Рис.4 Передняя панель измерительного блока

До проведения измерений внесите в конспект значения сопротивлений и в цепях нагревателя и термометра соответственно, сопротивление термометра при t = 0 °C, которые приведены на рабочем месте для каждой установки. Для записи результатов измерений подготовьте следующую таблицу.

Таблица 2

Перед включением установки (тумблер «Сеть») необходимо установить в положение «Выкл» тумблеры «Нагрев» и «Время». После включения установки показание вольтметра и секундомера должны быть нулевыми. Устанавливая переключатель «Режим измерений» в положения 3 и 2 измерьте U _т и U _тт и заносите их в таблицу. Затем включается секундомер и измерения U _т и U _тт повторяются с интервалом 100 с. Для повышения достоверности снимаемых данных при подходе к очередной временной отметке в первую очередь измеряют напряжение на термометре, поскольку именно этой величина определяется изменение температуры. Хотя токи I _т и I _н задаются источниками стабильного тока, их значения, а также напряжение U _н необходимо контролировать в процессе проведения эксперимента.

Проведя измерения для 15 ÷ 20 временных отметок, определяющих начальный температурный ход, в момент времени, который соответствует последней из них и должен быть записан в конспект, с помощью тумблера «Нагрев» включается питание нагревателя. На вольтметре высвечивается показания, соответствующие U _н. Нагрев рекомендуется проводить в течение 600 - 800 с, т.е. снять при нагревании 6 ÷ 8 точек, выполняя необходимые измерения. После этого нагрев выключается в момент времени, соответствующий одной из временных меток, которую также следует записать. Далее следует продолжить измерения величин, определяющих температурных ход после нагрева, снимая показания приборов для 15 ÷ 20 точек с интервалом 100 с.

В процессе обработки результатов эксперимента для каждой временной отметки рассчитывается температура образца по измеренным значениям U _т, U _тт, известным величинам R _тт и R ₀ (формула (3)) и строится график зависимости температуры от времени. Разность температур Δ Т, как говорилось выше, определяется путем линейной экстраполяции температурных ходов до и после нагрева к моменту времени, соответствующему середине нагрева. Количества переданного образцу тепла находится по формуле (2), используя измеренные значения U _н, U _нт, известное значение сопротивления R _нт и время нагрева τ. На основе вычисленных и Δ Т рассчитывается молярная теплоемкость образца по формуле (4).

Для упрощения процедуры нахождения и повышения точности вычислений в работе предусмотрена компьютерная обработка данных. При обращении к соответствующей программе на экране монитора высвечивается таблица, аналогичная таблице 2, а также ячейки, в которые заносятся параметры установки. После ввода результатов измерений методом наименьших квадратов осуществляется линейная интерполяция температурных ходов до и после нагрева, расчет Δ Т и молярной теплоемкости образца с _m, которая сравнивается с величиной 3 R, соответствующей закону Дюлонга и Пти.