Laboratorijski rad broj 8 "Mjerenje akceleracije slobodnog pada pomoću njihala."

Svrha rada: izračunati ubrzanje slobodnog pada iz formule za period titranja matematičkog njihala:

Da biste to učinili, potrebno je izmjeriti period titranja i duljinu ovjesa njihala. Tada iz formule (1) možemo izračunati ubrzanje slobodnog pada:

Mjerenje:

1) sat sa sekundarnom kazaljkom;

2) mjerna traka (Δ l = 0,5 cm).

Materijali: 1) lopta s rupom; 2) konac; 3) tronožac sa spojkom i prstenom.

Radni nalog

1. Stavite tronožac na rub stola. Na njegovom gornjem kraju prsten ojačajte spojnicom i s njega objesite kuglicu na konac. Lopta bi trebala visjeti na udaljenosti od 3-5 cm od poda.

2. Odmaknite njihalo od ravnotežnog položaja za 5-8 cm i otpustite ga.

3. Mjernom trakom izmjerite duljinu vješalice.

4. Izmjerite vrijeme Δt 40 potpunih oscilacija (N).

5. Ponovite mjerenja Δt (bez mijenjanja uvjeta eksperimenta) i pronađite prosječnu vrijednost Δt usp.

6. Izračunajte prosječnu vrijednost perioda titranja T avg iz prosječne vrijednosti Δt avg.

7. Izračunajte vrijednost g cp pomoću formule:

8. Unesite rezultate u tablicu:

Broj	l, m	N	Δt, s	Δtav, s

9. Usporedite dobivenu prosječnu vrijednost za g cp s vrijednošću g = 9,8 m/s 2 i izračunajte relativnu pogrešku mjerenja koristeći formulu:

Tijekom studija fizike često ste morali koristiti vrijednost ubrzanja slobodnog pada na površini zemlje u rješavanju zadataka i drugih proračuna. Uzeli ste vrijednost g \u003d 9,81 m / s 2, odnosno s točnošću koja je sasvim dovoljna za vaše izračune.

Svrha ovog laboratorija je eksperimentalno odrediti ubrzanje slobodnog pada pomoću njihala. Poznavajući formulu za period titranja matematičkog njihala T =

može se izraziti vrijednost g u obliku veličina koje se lako mogu ustanoviti eksperimentom i izračunati g s određenom točnošću. Izraziti

gdje je l duljina ovjesa, a T period titranja njihala. Period titranja njihala T lako je odrediti mjerenjem vremena t potrebnog za određeni broj N potpunih oscilacija njihala

Matematičko njihalo je uteg obješen na tanku nerastegljivu nit, čije su dimenzije mnogo manje od duljine niti, a masa je mnogo veća od mase niti. Odstupanje ovog opterećenja od vertikale događa se pod beskonačno malim kutom i nema trenja. U stvarnim uvjetima, formula

je približan.

Razmotrimo takvo tijelo (u našem slučaju polugu). Na njega djeluju dvije sile: težina tereta P i sila F (elastičnost opruge dinamometra), tako da je poluga u ravnoteži i momenti tih sila moraju biti međusobno jednaki po apsolutnoj vrijednosti. Apsolutne vrijednosti momenata sila F i P odredit će se redom:

U laboratorijskim uvjetima, za mjerenje s određenim stupnjem točnosti, možete koristiti malu, ali masivnu metalnu kuglicu obješenu na konac duljine 1-1,5 m (ili dulje, ako se takav ovjes može postaviti) i skrenuti ga pod malim kutom. Tijek rada posve je jasan iz njegovog opisa u udžbeniku.

Mjerno sredstvo: štoperica (Δt = ±0,5 s); ravnalo ili mjerna traka (Δl = ±0,5 cm)

Laboratorijski rad №8.

"Mjerenje odstupanja promjera i oblika površine rupe s indikatorom unutarnje mjere".

Svrha rada: Ovladati metodama mjerenja indikatorskom čeljustom

promjera rupa i odstupanja oblika rupe.

Zadatak: Izmjeriti promjer i oblik odstupanja površine

rupe u dijelovima tipa čahure s indikatorskom čeljusti.

Oprema: Indikatorska čeljust s glavom.

Krajnje mjere duljine (KMD).

Pribor za KMD.

Pojedinosti o vrsti čahure i njenom crtežu.

1. Teorijski dio

Mjerenja rupa su prihvatljiva ako ≤ tj. granična pogreška mjerenja glave manja je od dopuštene pogreške mjerenja rupe.

2. Indikatorska čeljust.

Kao osnova indikatorske čeljusti služi cijev 4 (slika 1) s termoizolacijskom ručkom 6. Gornji otvor cijevi sa stezaljkom 8 služi za ugradnju rukavca mjerne glave ili indikatora brojčanika.

U donjem dijelu cijevi nalazi se unutarnja mjerna glava, koja se sastoji od tijela 9, mosta za centriranje 11 i mjernih šipki-vrhova - pokretnih 1 i krutih 10. Kretanje vrha 1 kroz polugu 2, stabla 3 a puž 5 se prenosi na mjernu glavu. Centrirajući most 2 postavlja mjernu os unutarnjeg mjerača (os vrha a1 i 10) tako da se podudara s promjerom rupe mjerenog dijela (slika 2)

Prilikom mjerenja potrebno je protresti unutarnji mjerač u aksijalnoj ravnini u uzdužnom presjeku i pronaći minimalni položaj duž strelice mjerne glave, t.j. okomito na oba generatora rupe.

Unutarnja mjerila s mostom za centriranje proizvode se s mjernim rasponom: mm: 6…10; 10…18; 18…50; 50…100; 100…160; 160…250; 250…450; 450…700; 700…1000.

Za mjerenje rupa malih promjera prihvaćaju se unutarnji mjerači s kugličnim umetcima (slika 3) kuglični umetci imaju raspon: mm: 3 ... 6; 6…10; 10…18.

Za postavljanje indikatora unutar mjerača na "0" koriste se prstenovi za podešavanje ili setovi krajnjih mjera (KMD) i bočne stijenke. KMD blok je odabran i ugrađen u držač zajedno s bočnim stijenkama. Operacija kada je postavljena na "0" ista je kao kod mjerenja obratka.

2.1 Mjerna glava.

Mjerna glava pretvara male pomake mjernog vrha u velike pomake pokazivača uređaja za izvješćivanje.

Slika 4 prikazuje indikator brojčanika. Mjerna šipka 1 indikatora ima šinu koja se spaja sa zupčanikom 5 i prenosi kretanje na cijev 9 i strelice 8 kroz zupčanik 9. Za postavljanje na "0", okrugla skala brojčanika rotira se zajedno s rubom 2. Strelica 6 pokazuje broj okreta strelice 8.

Brojčanici imaju promjer rukavca 8 mm, hod mjerne šipke 2; 5 ili 10 mm i cijena podjele 0,01 mm.

Kod mjernih glava s polugama, kretanje mjernog vrha (okreti) kroz sustav poluge prenosi se na sektor zupčanika koji okreće zupčanik i strelicu koja se nalazi na osovini kotača. Glave imaju vrijednost podjele od 0,001 mm i 0,002 mm, raspon mjerenja od ± 0,05 mm ... 5 mm (više okretaja).

2.2 Priprema za mjerenje.

1. Učvrstite mjernu glavu u cijev za mjerenje provrta. Da biste to učinili, umetnite čahuru mjerne glave u otvor cijevi tako da kuglica mjernog vrha dodiruje kraj šipke, a skala za brojčanik bude okrenuta na stranu s mostom za centriranje i pričvrstite mjernu glavu s stezaljku, dok bi se strelica trebala potpuno okrenuti. Istodobno je potrebno održavati slobodu kretanja mjerne šipke glave.

2. Odaberite CMD blok prema nominalnoj veličini rupe i učvrstite ga između strana u CMD držaču. Prethodno obrišite pločice i bočne stijenke benzinom. Obrišite istrošenu površinu rupe čistom krpom.

3. provjeriti usklađenost mjernih granica unutarnjeg mjerača s veličinom mjerne rupe. Ako se ne podudaraju, zamijenite izmjenjivu mjernu šipku ili odaberite set nastavaka i podložaka za krutu složenu šipku (ovisno o vrsti unutarnjeg mjerača).

2.3 Postavljanje unutarnjeg mjerača na "0".

1. Uzmite unutarnji mjerač za termoizolacijsku ručku i umetnite mjerač dubine između stranica.

2. Gledajući strelicu na glavi i pomičući unutarnji mjerač između strana zamahujući i rotirajući oko osi cijevi (vidi dijagram), postavite unutarnji mjerač na položaj koji odgovara najmanjoj udaljenosti između mjernih površina stranica . U tom slučaju, strelica će doći do najdalje * (u smjeru kazaljke na satu) podjela i vratiti se. Za obje vrste kretanja (ljuljanje i okretanje) ova se podjela mora podudarati.

3. Zapamtite ovu podjelu, skinite čeljust sa bočnih stijenki i okrenite vagu u označeni položaj s rubom brojčanika (ili vijkom za podešavanje na "0").

4. Provjerite postavku na "0". U pravom položaju, indikatorska igla treba biti usmjerena na 0.

2.4 Mjerenje promjera rupe.

1. Desnom rukom uhvatite čeljust za termoizolacijsku ručku i, držeći dio lijevom rukom, umetnite čeljust u otvor mjernog dijela s mjernom glavom prema gore i vagom prema sebi. Da biste to učinili, pomična šipka s mostom mora se umetnuti na plitku dubinu naginjanjem unutarnjeg mjerača, a zatim ga ispraviti tako da kruta šipka prisloni na suprotnu stijenku rupe.

2. Pomaknite čeljust na željeni dio i, tresući je u okomitoj ravnini od sebe - prema sebi, uočite najudaljeniji dio ljestvice, do kojeg dopire strelica.

Odstupanje strelice u smjeru kazaljke na satu od "0" označava smanjenje veličine promjera rupe i znak "-", a odstupanje u smjeru suprotnom od kazaljke na satu označava smanjenje promjera i znak "+".

4. Uzmite očitanje kalipera, uzimajući u obzir podjelu skale glave i znaka, i zapišite to u referentnu tablicu. Mjerenja se trebaju izvršiti za svaki dio u dva međusobno okomita smjera.

Riža. 1 Indikatorska čeljust

Riža. 4 Indikator biranja

3. Rezultati mjerenja.

1. Uzimajući u obzir nazivnu veličinu KMD bloka, izračunajte stvarne dimenzije dijela.

2. Usporedite dimenzije dijela s dopuštenim graničnim dimenzijama i dajte zaključak o prikladnosti dijela.

Uzimajući u obzir dimenzije dijela po presjecima, odredite odstupanja oblika dijela od cilindričnosti.

3. Ispuniti izvješće o radu.

Nakon što nastavnik provjeri rezultate mjerenja, suhom krpom obrišite čeljust, glavu, KMD i pribor za njih i stavite ih u kutije. Uredite radno mjesto.

Cilj– metodom torzijskih vibracija odrediti moment tromosti tijela.

Uređaji i materijali: mjerna instalacija, komplet tijela, štoperica.

Opis ugradnje i metode mjerenja

Mjerni sklop je okrugli disk obješen na elastičnu čeličnu žicu i dizajniran za smještaj tijela čiji moment tromosti treba odrediti (slika 8.1).

Riža. 8.1

Uređaj je centriran pomoću dva pomična utega pričvršćena na disk. Okretanjem diska uređaja pod određenim kutom oko okomite osi, čelični ovjes se uvija.

Kada se tijelo okreće pod kutom , žica se uvija i nastaje moment sila M nastojeći vratiti tijelo u položaj ravnoteže. Eksperiment pokazuje da je u prilično širokom rasponu moment sila M proporcionalno kutu uvijanja  , tj.
(usporedi: elastična sila
). Disk se oslobađa, dopuštajući mu da izvodi torzijske vibracije. Period torzijskih vibracija određen je izrazom
, gdje f– modul torzije; J je moment tromosti titrajnog sustava.

Za instrument
. (8.1)

Jednakost (8.1) sadrži dvije nepoznate veličine f i J itd. Stoga je potrebno ponoviti pokus, nakon postavljanja referentnog tijela s poznatim momentom inercije na disk za postavljanje. Za standard se uzima čvrsti cilindar čiji je moment inercije J ovaj .

Nakon što smo standardom odredili novo razdoblje osciliranja uređaja, sastavljamo jednadžbu sličnu jednadžbi (8.1):

. (8.2)

Rješavajući sustav jednadžbi (8.1) i (8.2) određujemo torzijski modul f i moment tromosti uređaja J itd s ovim položajem opterećenja. (Izvođenje formula za izračun za f i J itd učinite to sami u pripremi za laboratorijski rad i uključite u izvješće). Nakon uklanjanja standarda, na disk uređaja se postavlja tijelo čiji se moment inercije u odnosu na os uređaja mora odrediti. Instalacija se centrira i ponovno se određuje period torzijskih vibracija T 2 , što se u ovom slučaju može zapisati kao

. (8.3)

Znajući i f, izračunajte moment tromosti tijela u odnosu na os uređaja na temelju formule (8.3).

Podaci svih mjerenja i proračuna unose se u tablicu. 8.1.

Tablica 8.1

Mjerene i izračunate veličine za određivanje momenta tromosti metodom torzijskih vibracija

	t itd	T itd	t 1	T 1	t 2	T 2
		< T itd >=	< T 1 >= < ¦ >= < J itd >=	< T 2 >= < J t >

Zadatak 1. Određivanje razdoblja torzijskih vibracija uređaja, uređaja s etalonom, uređaja s tijelom

1. Izmjerite vrijeme štopericom t itd 20-30 kompletnih vibracija uređaja i odrediti
.

2. Ponovite pokus 5 puta i odredite < T itd > .

3. Stavite standard na disk uređaja i na sličan način odredite < T 1 >.

4. Postavite tijelo na disk uređaja, centrirajte instalaciju, odredite < T 2 > .

Zabilježite rezultate mjerenja u tablicu. 8.1

MINISTARSTVO OBRAZOVANJA RUSKOG FEDERACIJE

SIBIRSKO DRŽAVNO ZRAČNOSVEČILIŠTE

nazvan po akademiku M.F. Rešetnev

Zavod za tehničku fiziku

Laboratorij br. 8

ČETIRI SONDE ZA MJERENJE OTPORNOSTI POLUVODIČA

Upute za izvođenje laboratorijskih radova na kolegiju "Solid State Electronics"

Sastavio: Parshin A.S.

Krasnojarsk 2003

Laboratorijski rad №8. Metoda s četiri sonde za mjerenje otpora poluvodiča1

Teorija metode . 1

Eksperimentalna postavka . 3

Radni nalog .. 5

Zahtjevi za oblikovanje izvješća . 7

test pitanja .. 7

Književnost . 7

Laboratorijski rad №8. Četiri sondemetoda mjerenja otpora poluvodiča

Cilj: proučavanje temperaturne ovisnosti specifičnog električni otpor poluvodič metodom s četiri sonde, određivanje pojasnog razmaka poluvodiča.

Teorija metode

Četiri sonde metoda mjerenja otpornosti poluvodiča je najčešća. Prednost ove metode je u tome što njezina primjena ne zahtijeva stvaranje omskih kontakata na uzorku, već je moguće mjeriti otpornost uzoraka najrazličitijih oblika i veličina. Uvjet za njegovu uporabu u smislu oblika uzorka je prisutnost ravne površine, čije linearne dimenzije premašuju linearne dimenzije sustava sonde.

Krug za mjerenje otpora metodom s četiri sonde prikazan je na sl. 1. Četiri metalne sonde s malom kontaktnom površinom postavljene su duž ravne linije na ravnu površinu uzorka. Udaljenosti između sondi s 1 , s2 i s3 . Preko vanjskih sondi 1 i 4 propuštati električnu struju ja 14 , na unutarnjim sondama 2 i 3 izmjeriti razliku potencijala U 23 . Po izmjerenim vrijednostima ja 14 i U 23 može se odrediti otpornost poluvodiča.

Da bismo pronašli formulu za proračun otpornosti, razmotrimo najprije problem raspodjele potencijala oko zasebne točkaste sonde (slika 2). Za rješavanje ovog problema potrebno je Laplaceovu jednadžbu napisati u sfernom koordinatnom sustavu, jer raspodjela potencijala ima sfernu simetriju:

.(1)

Rješenje jednadžbe (1) pod uvjetom da je potencijal na r=0 pozitivan, teži nuli, vrlo velik r ima sljedeći oblik

Integracijska konstanta S može se izračunati iz uvjeta za jakost električnog polja E neka udaljenost od sonde r=r0 :

.

Budući da je gustoća struje koja teče kroz polukuglu polumjera r0 , j =ja/(2πr0 2), a u skladu s Ohmovim zakonom j =E/ρ , onda E(r0)=I ρ / (2π r0 2).

Tako

Ako je radijus kontakta r1 , zatim potencijal njegovog vrha

Očito je da potencijal na uzorku na mjestu njegovog kontakta sa sondom ima istu vrijednost. Prema formuli (3), slijedi da se glavni pad napona događa u području blizu kontakta i stoga je vrijednost struje koja teče kroz uzorak određena otporom područja blizu kontakta. Duljina ove regije je manja, što je manji polumjer sonde.

Električni potencijal u bilo kojoj točki uzorka može se pronaći kao algebarski zbroj potencijala stvorenih u toj točki strujom svake sonde. Za struju koja teče u uzorak potencijal je pozitivan, a za struju koja teče iz uzorka negativan. Za sustav sondi prikazan na sl. 1, potencijali mjernih sondi 2 i 3

;

.

Razlika potencijala između mjernih kontakata 2 i 3

Otuda i otpornost uzorka

.(5)

Ako su udaljenosti između sondi jednake, t.j. s 1 = s 2 = s 3 = s , onda

Dakle, za mjerenje specifičnog električni otpor uzorak metodom s četiri sonde, dovoljno je izmjeriti udaljenost između sondi s , pad napona U 23 na mjerne sonde i struju koja teče kroz uzorak ja 14 .

Eksperimentalna postavka

Mjerna postavka se provodi na temelju univerzalnog laboratorijskog stalka. U ovom laboratorijskom radu koriste se sljedeći uređaji i oprema:

1. Toplinska komora s uzorkom i mjernom glavom;

2. DC izvor TES-41;

3. Izvor istosmjernog napona B5-47;

4. Univerzalni digitalni voltmetri V7-21A;

5. Spojne žice.

Blok dijagram eksperimentalne postavke prikazan je na sl. 3.

Uzorak se postavlja na mjerni stupanj toplinske komore. Mjerna glava je opružnim mehanizmom manipulatora pritisnuta na ravnu poliranu površinu uzorka. Unutar mjernog stola nalazi se grijač koji se napaja stabiliziranim istosmjernim izvorom TES-41 koji radi u režimu stabilizacije struje. Temperatura uzorka kontrolira se termoelementom ili toplinski otpor. Da biste ubrzali proces mjerenja, možete koristiti graduirane krivulje predstavljene u dodatku, koje vam omogućuju određivanje temperature uzorka iz struje grijača. Vrijednost struje grijača mjeri se ampermetrom ugrađenim u izvor struje.

Struja preko kontakata 1 i 4 kreira se pomoću podesivog stabiliziranog istosmjernog izvora B7-47 i kontrolira ga univerzalni digitalni uređaj V7-21A, uključen u ampermetarskom načinu rada. Napon koji se javlja između mjernih sondi 2 i 3 bilježi se digitalnim voltmetrom visokog otpora V7-21A. Mjerenja se moraju provoditi pri najnižoj struji kroz uzorak, što je određeno mogućnošću mjerenja niskih napona. Pri velikim strujama moguće je zagrijavanje uzorka, što iskrivljuje rezultate mjerenja. Smanjenje radne struje istovremeno smanjuje modulaciju vodljivosti uzorka uzrokovanu ubrizgavanjem nositelja naboja tijekom strujanja.

Glavni problem u mjerenju električni otpor metode sonde je problem kontakata. Za uzorke visokog vakuuma ponekad je potrebno provesti električno oblikovanje kontakata kako bi se postigle niske kontaktne otpornosti. Formiranje kontakata mjerne sonde vrši se kratkim dovođenjem konstantnog napona od nekoliko desetaka ili čak stotina volti na mjernu sondu.

Radni nalog

1. Upoznati se s opisom uređaja potrebnih za obavljanje posla. Sastavite shemu mjerne postavke prema sl. 3. Prilikom spajanja univerzalnih voltmetara V7-21A obratite pozornost da jedan mora raditi u načinu mjerenja napona, drugi - u trenutnom mjerenju. Na dijagramu su označeni ikonama. " U" i " ja" odnosno. Provjerite ispravnu postavku prekidača načina rada na ovim uređajima.

2. Nakon što nastavnik ili inženjer provjeri ispravnost montaže mjerne instalacije, uključi voltmetre i izvor napona B7-47.

3. Postavite napon izvora B7-47 na 5V. Ako se napon i struja na uzorku mijenjaju s vremenom, onda uz pomoć učitelja ili inženjera, električno oblikovanje kontakata mjerne sonde.

4. Izvršite mjerenja pada napona U+ 23 i U– 23 za različite smjerove struje ja 14 . Dobivene vrijednosti napona su usrednjene za th, kako bi se na taj način isključio longitudinalni termo-EMF koji nastaje na uzorku zbog temperaturnog gradijenta. Podatke pokusa i proračune vrijednosti naprezanja unesite u tablicu 1.

Tablični obrazac 1

	Učitavam, A	T,K	I 14, mA	U + 23 , AT	U – 23 , AT

5. Ponovite mjerenja na drugoj temperaturi uzorka. Da biste to učinili, morate postaviti struju grijača toplinske komore ja opterećenje,= 0,5 A, pričekajte 5-10 minuta da se temperatura uzorka stabilizira i zabilježite očitanja instrumenta u tablici 1. Odredite temperaturu uzorka pomoću kalibracijske krivulje prikazane u Dodatku.

6. Slično, izvršite mjerenja uzastopno za vrijednosti struje grijača od 0,9, 1,1, 1,2, 1,5, 1,8 A. Zabilježite rezultate svih mjerenja u tablici 1.

7. Obraditi dobivene eksperimentalne rezultate. Da biste to učinili, koristeći rezultate prikazane u tablici 1, izračunajte 10 3 /T , specifično električni otpor uzorak na svakoj temperaturi ρ prema formuli (6), električna vodljivost

prirodni logaritam električne vodljivosti ln σ . Zabilježite sve rezultate izračuna u tablicu 2.

Tablični obrazac 2

	T, K	, K-1	ρ, Ohm m	σ, (Ohmm) -1	log σ

8. Izgradite graf ovisnosti. Analizirati tijek krivulja, označiti područja nečistoća i intrinzične vodljivosti. kratak opis zadatka postavljenog u radu;

· dijagram postavljanja mjerenja;

· rezultati mjerenja i proračuna;

· graf ovisnosti;

· analiza dobivenih rezultata;

· zaključci rada.

test pitanja

1. Unutarnji i vanjski poluvodiči. Pojasna struktura intrinzičnih i nečistih poluvodiča. širina pojasnog razmaka. Energija aktivacije nečistoća.

2. Mehanizam električne vodljivosti intrinzičnih i ekstrinzičnih poluvodiča.

3. Temperaturna ovisnost električne vodljivosti intrinzičnih poluvodiča.

4. Temperaturna ovisnost električne vodljivosti nečistoća poluvodiča.

5. Određivanje zazora i energije aktivacije nečistoće iz temperaturne ovisnosti električne vodljivosti.

6. Četiri sonde Način mjerenja električni otpor poluvodiči: opseg, njegove prednosti i nedostaci.

7. Problem raspodjele potencijala električnog polja u blizini sonde.

8. Izvedba formule za izračun (6).

9. Shema i princip rada eksperimentalne postavke.

10. Objasnite eksperimentalno dobiveni graf ovisnosti, kako je iz ovog grafa određen razmak između pojasa?

Književnost

1. Pavlov L.P. Metode mjerenja parametara poluvodičkih materijala: Udžbenik za sveučilišta. - M .: Više. škol., 1987.- 239 str.

2. Lysov V.F. Radionica fizike poluvodiča. –M .: Prosvjeta, 1976.- 207 str.

3. Epifanov G.I., Moma Yu.A. Solid State Electronics: Tutorial. za sveučilišne studente. - M .: Više. škol., 1986.- 304 str.

4. Ch. Kittel, Uvod u fiziku čvrstog stanja. - M.: Nauka, 1978. - 792 str.

5. Shalimova K.V. Fizika poluvodiča: udžbenik za srednje škole. - M .: Energija, 1971. - 312 str.

6. Fridrikhov S.A., Movnin S.M. Fizički temelji elektroničke tehnologije: udžbenik za sveučilišta. - M .: Više. škola ., 1982.- 608 str.

U ovoj lekciji razmatrat ćemo praktičnu primjenu stečenog znanja na primjeru laboratorijskog rada iz fizike u svrhu mjerenja specifične topline krute tvari. Upoznat ćemo se s glavnom opremom koja će biti potrebna za provođenje ovog eksperimenta, te razmotriti tehnologiju izvođenja praktičnog rada na mjerenju fizičkih veličina.

1. Stavite metalni cilindar u čašu vruće vode i izmjerite mu temperaturu termometrom. Ona će biti jednaka temperaturi cilindra, budući da će se nakon određenog vremena temperature vode i cilindra izjednačiti.

2. Zatim u kalorimetar ulijemo hladnu vodu i izmjerimo mu temperaturu.

3. Nakon toga cilindar vezan na navoj stavljamo u kalorimetar s hladnom vodom i miješajući vodu u njemu termometrom izmjerimo temperaturu uspostavljenu kao rezultat prijenosa topline (slika 6).

Riža. 6. Laboratorijski napredak

Izmjerena konačna temperatura u stabilnom stanju u kalorimetru i drugi podaci omogućit će nam izračunavanje specifičnog toplinskog kapaciteta metala od kojeg je cilindar izrađen. Željenu vrijednost izračunat ćemo na temelju činjenice da pri hlađenju cilindar odaje točno istu količinu topline koju voda prima zagrijavanjem, dolazi do tzv. izmjene topline (slika 7.).

Riža. 7. Prijenos topline

Sukladno tome, dobivamo sljedeće jednadžbe. Za zagrijavanje vode potrebna je količina topline:

, gdje:

Specifični toplinski kapacitet vode (tablična vrijednost), ;

Masa vode, koja se može odrediti pomoću vage, kg;

Konačna temperatura vode i cilindra, mjerena termometrom, o;

Početna temperatura hladne vode, mjerena termometrom, o.

Kada se metalni cilindar ohladi, količina oslobođene topline je:

, gdje:

Specifični toplinski kapacitet metala od kojeg je cilindar izrađen (željena vrijednost), ;

Masa cilindra, koja se može odrediti pomoću vage, kg;

Temperatura tople vode i, sukladno tome, početna temperatura cilindra, mjerena termometrom, o ;

Konačna temperatura vode i cilindra, mjerena termometrom, o.

Komentar. U obje formule oduzimamo manju temperaturu od veće temperature da bismo odredili pozitivnu vrijednost količine topline.

Kao što je ranije spomenuto, u procesu prijenosa topline, količina topline koju prima voda jednaka je količini topline koju daje metalni cilindar:

Stoga je specifični toplinski kapacitet materijala cilindra:

Prikladno je zabilježiti rezultate dobivene u bilo kojem laboratorijskom radu u tablici, te provesti nekoliko mjerenja i proračuna kako bi se dobio prosječni, što je točniji, približni rezultat. U našem slučaju, tablica bi mogla izgledati otprilike ovako:

Masa vode u kalorimetru	Početna temperatura vode	Težina cilindra	Početna temperatura cilindra	Konačna temperatura

Zaključak: izračunata vrijednost specifičnog toplinskog kapaciteta materijala cilindra .

Danas smo pregledali metodologiju izvođenja laboratorijskog rada na mjerenju specifične topline krute tvari. U sljedećoj lekciji govorit ćemo o oslobađanju energije tijekom izgaranja goriva.

Bibliografija

1. Gendenstein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. Fizika 8. - M.: Mnemosyne.
2. Peryshkin A.V. Fizika 8. - M.: Drfa, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fizika 8. - M.: Prosvjeta.

1. Internet portal "5terka.com" ()
2. Internet portal "k2x2.info" ()
3. Internet portal "youtube.com" ()

Domaća zadaća

1. U kojoj je fazi laboratorijskog rada vjerojatno najveća pogreška mjerenja?
2. Koji bi trebali biti materijali i dizajn kalorimetra da bi se dobili najtočniji rezultati mjerenja?
3. *Predložite svoju metodu za mjerenje specifičnog toplinskog kapaciteta tekućine.