Laboratorijsko delo št. 8 "Merjenje pospeška prostega pada z nihalom."

Namen dela: izračunati pospešek prostega pada iz formule za obdobje nihanja matematičnega nihala:

Za to je potrebno izmeriti obdobje nihanja in dolžino vzmetenja nihala. Potem lahko iz formule (1) izračunamo pospešek prostega padca:

Meriti:

1) ura z sekundarnim kazalcem;

2) merilni trak (Δ l = 0,5 cm).

Materiali: 1) krogla z luknjo; 2) nit; 3) stativ s sklopko in obročem.

Delovni nalog

1. Na rob mize postavite stojalo. Na njegovem zgornjem koncu obroč okrepite s sklopko in z njega obesite kroglico na nit. Žoga naj visi na razdalji 3-5 cm od tal.

2. Nihalo odmaknite od ravnotežnega položaja za 5-8 cm in ga spustite.

3. Z merilnim trakom izmerite dolžino obešalnika.

4. Izmerite čas Δt 40 popolnih nihanj (N).

5. Ponovite meritve Δt (brez spreminjanja pogojev poskusa) in poiščite povprečno vrednost Δt cf.

6. Iz povprečne vrednosti Δt avg izračunajte povprečno vrednost obdobja nihanja T avg.

7. Izračunajte vrednost g cp po formuli:

8. Rezultate vnesite v tabelo:

Številka	l, m	N	Δt, s	Δtav, s

9. Dobljeno povprečno vrednost za g cp primerjaj z vrednostjo g = 9,8 m/s 2 in izračunaj relativno napako merjenja po formuli:

Med študijem fizike ste morali pri reševanju nalog in drugih izračunih pogosto uporabiti vrednost pospeška prostega pada na zemeljsko površino. Vzeli ste vrednost g \u003d 9,81 m / s 2, torej z natančnostjo, ki je povsem zadostna za vaše izračune.

Namen tega laboratorija je eksperimentalno določiti pospešek prostega pada z nihalom. Poznavanje formule za obdobje nihanja matematičnega nihala T =

lahko izrazimo vrednost g v obliki veličin, ki jih je mogoče enostavno ugotoviti s poskusom in izračunati g z določeno natančnostjo. Express

kjer je l dolžina obešanja, T pa je obdobje nihanja nihala. Obdobje nihanja nihala T je enostavno določiti z merjenjem časa t, potrebnega za določeno število N popolnih nihanj nihala

Matematično nihalo je utež, obešen na tanko neraztegljivo nit, katere dimenzije so veliko manjše od dolžine niti, masa pa je veliko večja od mase niti. Odmik te obremenitve od navpičnice se pojavi pod neskončno majhnim kotom in ni trenja. V realnih pogojih formula

je približen.

Razmislite o takem telesu (v našem primeru vzvod). Nanjo delujeta dve sili: teža bremen P in sila F (prožnost vzmeti dinamometra), tako da je vzvod v ravnotežju in morajo biti momenti teh sil po absolutni vrednosti med seboj enaki. Določene bodo absolutne vrednosti momentov sil F in P:

V laboratorijskih pogojih lahko za merjenje z določeno stopnjo natančnosti uporabite majhno, a masivno kovinsko kroglo, obešeno na nit dolžine 1-1,5 m (ali dlje, če je tako vzmetenje mogoče namestiti) in jo odklonite pod majhnim kotom. Potek dela je povsem jasen iz njegovega opisa v učbeniku.

Merilno sredstvo: štoparica (Δt = ±0,5 s); ravnilo ali merilni trak (Δl = ±0,5 cm)

Laboratorijsko delo №8.

"Meritev odstopanj premera in oblike površine luknje z indikatorjem v notranjosti merilnika".

Namen dela: Obvladati metode merjenja z indikatorsko čeljustjo

premere lukenj in odstopanja oblike lukenj.

Naloga: Izmerite odstopanja premera in oblike površine

luknje v delih v obliki puše z indikatorsko čeljustjo.

Oprema: Indikatorska čeljust z glavo.

Končne mere dolžine (KMD).

Dodatki za KMD.

Podrobnosti o vrsti puše in njeni risbi.

1. Teoretični del

Meritve lukenj so sprejemljive, če ≤ tj. mejna napaka pri merjenju glave je manjša od dopustne napake pri merjenju luknje.

2. Indikatorska čeljust.

Osnova indikatorske čeljusti je cev 4 (slika 1) s toplotno izolacijskim ročajem 6. Zgornja odprtina cevi s spono 8 se uporablja za namestitev tulca merilne glave ali indikatorja številčnice.

V spodnjem delu cevi je notranja merilna glava, ki jo sestavljajo telo 9, centrirni most 11 in merilne palice-konice - premične 1 in toge 10. Premikanje konice 1 skozi vzvod 2, steblo 3 in črv 5 se prenese na merilno glavo. Centrirni most 2 nastavi merilno os notranjega merilnika (osi konice a1 in 10) tako, da sovpada s premerom luknje merjenega dela (slika 2)

Pri merjenju je treba v vzdolžnem prerezu pretresti notranji merilnik v aksialni ravnini in poiskati minimalni položaj vzdolž puščice merilne glave, t.j. pravokotno na oba generatorja luknje.

Notranji profili s centrirnim mostom se proizvajajo z merilnim območjem: mm: 6…10; 10…18; 18…50; 50…100; 100…160; 160…250; 250…450; 450…700; 700…1000.

Za merjenje lukenj majhnih premerov so sprejeti notranji merilniki s krogličnimi vložki (slika 3) kroglični vložki imajo razpone: mm: 3 ... 6; 6…10; 10…18.

Za nastavitev notranjih merilnikov indikatorja na "0" se uporabljajo nastavitveni obroči ali sklopi končnih meril (KMD) in bočnice. Blok KMD je izbran in nameščen v držalo skupaj s stranskimi stenami. Operacija, ko je nastavljena na "0", je enaka kot pri merjenju obdelovanca.

2.1 Merilna glava.

Merilna glava pretvori majhne premike merilne konice v velike premike kazalca poročevalske naprave.

Slika 4 prikazuje indikator številčnice. Merilna palica 1 indikatorja ima tirnico, ki se zaskoči z zobnikom 5 in prenaša gibanje na cev 9 in puščice 8 skozi zobnik 9. Za nastavitev na "0", se okrogla skala številčnice vrti skupaj z robom 2. Puščica 6 prikazuje število obratov puščice 8.

Merilniki imajo premer rokavov 8 mm, hod merilne palice 2; 5 ali 10 mm in cena delitve 0,01 mm.

Pri merilnih glavah z ročičnimi zobmi se gibanje merilne konice (obratov) skozi sistem vzvoda prenaša na zobniški sektor, ki obrača zobnik in puščico, ki sedi na osi kolesa. Glave imajo vrednost delitve 0,001 mm in 0,002 mm, merilno območje ± 0,05 mm ... 5 mm (več obratov).

2.2 Priprava na meritev.

1. Merilno glavo pritrdite v merilno cev. V ta namen vstavite tulec merilne glave v luknjo cevi tako, da se krogla merilne konice dotakne konca palice, številčnica pa je obrnjena na stran s centrirnim mostičkom in pritrdite merilno glavo z sponko, medtem ko naj se puščica zavije v celoti. Hkrati je treba ohraniti svobodo gibanja merilne palice glave.

2. Blok CMD izberite glede na nazivno velikost luknje in ga pritrdite med stranicami v držalo CMD. Predhodno obrišite ploščice in stranske stene z bencinom. Prepereno površino luknje obrišite s čisto krpo.

3. preverite skladnost merskih mej notranjega merilnika z velikostjo merilne luknje. Če se ne ujemata, zamenjajte zamenljivo merilno palico ali izberite komplet podaljškov in podložk za togo sestavljeno palico (odvisno od vrste notranjega merilnika).

2.3 Nastavitev notranjega merilnika na "0".

1. Vzemite notranji merilnik za toplotnoizolacijski ročaj in vstavite merilnik globine med stranice.

2. Če opazujete puščico na glavi in ​​premikate notranji merilnik med stranicami z nihanjem in vrtenjem okoli osi cevi (glejte diagram), nastavite notranji merilnik v položaj, ki se ujema z najmanjšo razdaljo med merilnima površinama stranic . V tem primeru bo puščica dosegla najdaljšo delitev * (v smeri urinega kazalca) in se obrnila nazaj. Za obe vrsti gibanja (zamah in obračanje) se mora ta delitev ujemati.

3. Zapomnite si to delitev, odstranite čeljust s stranskih sten in z robom številčnice (ali nastavitvenim vijakom na “0”) obrnite lestvico v označeni položaj.

4. Preverite nastavitev na "0". V pravem položaju naj indikatorska igla kaže na 0.

2.4 Merjenje premera luknje.

1. Z desno roko primite čeljust za toplotnoizolacijski ročaj in, z levo roko držite del, vstavite čeljust v luknjo merjenega dela z merilno glavo navzgor in skalo proti sebi. Da bi to naredili, je treba premično palico z mostičkom vstaviti na plitvo globino z nagibanjem notranjega merilnika in jo nato poravnati tako, da se toga palica nasloni na nasprotno steno luknje.

2. Čeljust premaknite na želeni odsek in jo stresite v navpični ravnini stran od sebe – proti sebi, opazite najbolj oddaljeno delitev lestvice, do katere seže puščica.

Odmik puščice v smeri urinega kazalca od "0" označuje zmanjšanje premera luknje in znak "-", odstopanje v nasprotni smeri urinega kazalca pa zmanjšanje premera in znak "+".

4. Vzemite odčitek merilne čeljusti, pri čemer upoštevajte delitev merila glave in znaka, in ga zapišite v referenčno tabelo. Meritve je treba opraviti za vsak odsek v dveh medsebojno pravokotnih smereh.

riž. 1 Indikatorska čeljust

riž. 4 Indikator številčnice

3. Rezultati meritev.

1. Ob upoštevanju nazivne velikosti bloka KMD izračunajte dejanske dimenzije dela.

2. Primerjajte mere dela z dovoljenimi mejnimi dimenzijami in podate zaključek o primernosti dela.

Ob upoštevanju dimenzij dela po odsekih določite odstopanja oblike dela od valjasti.

3.Izpolnite poročilo o delu.

Po preverjanju rezultatov meritev s strani učitelja, obrišite čeljust, glavo, KMD in dodatke k njim s suho krpo in jih položite v kovčke. Pospravite delovno mesto.

Tarča– določiti vztrajnostni moment telesa z metodo torzijskih nihanj.

Naprave in materiali: merilna naprava, komplet ohišij, štoparica.

Opis namestitve in metode merjenja

Merilna naprava je okrogel disk, obešen na elastični jekleni žici in zasnovan za namestitev teles, katerih vztrajnostni moment je treba določiti (slika 8.1).

riž. 8.1

Naprava je centrirana z uporabo dveh premičnih uteži, pritrjenih na disk. Z obračanjem diska naprave pod določenim kotom okoli navpične osi se jekleno vzmetenje zasuka.

Ko se telo zavrti pod kotom , se žica zvije in nastane moment sil M skušajo telo vrniti v ravnotežni položaj. Poskus pokaže, da je moment sil v precej širokem območju M sorazmerno kotu zasuka  , tj.
(primerjaj: elastična sila
). Disk se sprosti, kar mu omogoča izvajanje torzijskih vibracij. Obdobje torzijskih nihanj je določeno z izrazom
, kje f– torzijski modul; J je vztrajnostni moment nihajnega sistema.

Za instrument
. (8.1)

Enakost (8.1) vsebuje dve neznani količini f in J itd. Zato je treba poskus ponoviti, potem ko na nastavitveno ploščo postavimo referenčno telo z znanim vztrajnostnim momentom. Za standard se vzame trdni cilinder, katerega vztrajnostni moment je J to .

Ko s standardom določimo novo obdobje nihanja naprave, sestavimo enačbo, podobno enačbi (8.1):

. (8.2)

Z reševanjem sistema enačb (8.1) in (8.2) določimo torzijski modul f in vztrajnostni moment naprave J itd s tem položajem obremenitve. (Izpeljava izračunskih formul za f in J itd naredite sami pri pripravi na laboratorijsko delo in ga vključite v poročilo). Po odstranitvi standarda se na disk naprave postavi telo, katerega vztrajnostni moment je treba določiti glede na os naprave. Namestitev se centrira in ponovno določi obdobje torzijskih nihanj T 2 , kar lahko v tem primeru zapišemo kot

. (8.3)

Poznavanje in f, izračunajte vztrajnostni moment telesa glede na os naprave na podlagi formule (8.3).

Podatki vseh meritev in izračunov so vpisani v tabelo. 8.1.

Tabela 8.1

Izmerjene in izračunane količine za določanje vztrajnostnega momenta z metodo torzijskih vibracij

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

Naloga 1. Določitev obdobij torzijskih nihanj naprave, naprave s standardom, naprave s karoserijo

1. Izmerite čas s štoparico t itd 20-30 popolnih vibracij naprave in določite
.

2. Poskus ponovite 5-krat in določite < T itd > .

3. Postavite standard na disk naprave in podobno določite < T 1 >.

4. Postavite telo na disk naprave, centrirajte namestitev, določite < T 2 > .

Rezultate meritev zapišite v tabelo. 8.1

MINISTRSTVO ZA IZOBRAŽEVANJE RUJSKE FEDERACIJE

SIBIRSKA DRŽAVNA VESOLJSKA UNIVERZA

poimenovan po akademiku M.F. Rešetnev

Oddelek za tehnično fiziko

Laboratorij #8

ŠTIRISONDNA METODA ZA MERITEV UPORNOSTI POLPREVODNIKOV

Navodila za opravljanje laboratorijskih del na predmetu "Solid State Electronics"

Sestavil: Parshin A.S.

Krasnojarsk 2003

Laboratorijsko delo №8. Metoda s štirimi sondami za merjenje upornosti polprevodnikov1

Teorija metod . 1

Eksperimentalna postavitev . 3

Delovni nalog .. 5

Zahteve za oblikovanje poročila . 7

testna vprašanja .. 7

Literatura . 7

Laboratorijsko delo №8. Štiri sondametoda merjenja polprevodniške upornosti

Cilj:študija temperaturne odvisnosti specifične električni upor polprevodnika po metodi štirih sond, določitev pasovne vrzeli polprevodnika.

Teorija metod

Štiri sonda metoda merjenja upornosti polprevodnikov je najpogostejša. Prednost te metode je, da njena uporaba ne zahteva ustvarjanja ohmskih stikov z vzorcem, možno je meriti upornost vzorcev najrazličnejših oblik in velikosti. Pogoj za njegovo uporabo glede na obliko vzorca je prisotnost ravne površine, katere linearne dimenzije presegajo linearne mere sonde.

Vezje za merjenje upora po metodi štirih sond je prikazano na sl. 1. Štiri kovinske sonde z majhno kontaktno površino so nameščene vzdolž ravne črte na ravno površino vzorca. Razdalje med sondami s 1 , s2 in s3 . Preko zunanjih sond 1 in 4 prepuščati električni tok jaz 14 , na notranjih sondah 2 in 3 izmerite potencialno razliko U 23 . Po izmerjenih vrednostih jaz 14 in U 23 lahko določimo upornost polprevodnika.

Da bi našli izračunsko formulo za upornost, najprej razmislimo o problemu porazdelitve potenciala okoli ločene točkovne sonde (slika 2). Za rešitev tega problema je potrebno Laplaceovo enačbo napisati v sferičnem koordinatnem sistemu, ker potencialna porazdelitev ima sferično simetrijo:

.(1)

Rešitev enačbe (1) je zagotovila, da je potencial pri r=0 pozitiven, teži k nič, v zelo velikem obsegu r ima naslednjo obliko

Integracijska konstanta IZ lahko izračunamo iz pogoja za jakost električnega polja E nekaj oddaljenosti od sonde r=r0 :

.

Ker je gostota toka, ki teče skozi poloblo s polmerom r0 , j =jaz/(2πr0 2) in v skladu z Ohmovim zakonom j =E/ρ , potem E(r0)=I ρ / (2π r0 2).

V to smer

Če je kontaktni polmer r1 , nato potencial njegove konice

Očitno je, da ima potencial na vzorcu na mestu njegovega stika s sondo enako vrednost. V skladu s formulo (3) sledi, da se glavni padec napetosti pojavi v območju blizu stika in je zato vrednost toka, ki teče skozi vzorec, določena z uporom območja blizu stika. Dolžina tega območja je manjša, manjši je polmer sonde.

Električni potencial na kateri koli točki vzorca lahko najdemo kot algebraično vsoto potencialov, ki jih na tej točki ustvari tok vsake sonde. Za tok, ki teče v vzorec, je potencial pozitiven, za tok, ki teče iz vzorca, pa negativen. Za sistem sond, prikazan na sl. 1, potenciali merilnih sond 2 in 3

;

.

Potencialna razlika med merilnimi kontakti 2 in 3

Od tod tudi upornost vzorca

.(5)

Če so razdalje med sondama enake, t.j. s 1 = s 2 = s 3 = s , potem

Tako za merjenje specifičnega električni upor vzorca po metodi štirih sond, je dovolj, da izmerimo razdaljo med sondama s , padec napetosti U 23 na merilne sonde in tok, ki teče skozi vzorec jaz 14 .

Eksperimentalna postavitev

Merilna postavitev je izvedena na podlagi univerzalnega laboratorijskega stojala. Pri tem laboratorijskem delu se uporabljajo naslednje naprave in oprema:

1. Toplotna komora z vzorcem in merilno glavo;

2. DC vir TES-41;

3. Vir enosmerne napetosti B5-47;

4. Univerzalni digitalni voltmetri V7-21A;

5. Povezovalne žice.

Blok diagram eksperimentalne postavitve je prikazan na sl. 3.

Vzorec se postavi na merilno stopnjo toplotne komore. Merilna glava se z vzmetnim mehanizmom manipulatorja pritisne na ravno polirano površino vzorca. V notranjosti merilne mize je grelec, ki ga napaja stabilizirani enosmerni vir TES-41, ki deluje v načinu stabilizacije toka. Temperaturo vzorca nadziramo s termočlenom oz toplotna odpornost. Za pospešitev postopka merjenja lahko uporabite graduirane krivulje, predstavljene v prilogi, ki vam omogočajo določitev temperature vzorca iz toka grelnika. Vrednost toka grelnika se meri z ampermetrom, vgrajenim v vir toka.

Tok prek kontaktov 1 in 4 je ustvarjen z nastavljivim stabiliziranim enosmernim virom B7-47 in ga upravlja univerzalna digitalna naprava V7-21A, vklopljena v načinu ampermetra. Napetost, ki nastane med merilnima sondama 2 in 3, se beleži z visoko uporovnim digitalnim voltmetrom V7-21A. Meritve je treba izvajati pri najnižjem toku skozi vzorec, ki je določen z možnostjo merjenja nizkih napetosti. Pri velikih tokovih je možno segrevanje vzorca, kar popači meritvene rezultate. Zmanjšanje delovnega toka hkrati zmanjša modulacijo prevodnosti vzorca, ki jo povzroči vbrizgavanje nosilcev naboja med tokom toka.

Glavna težava pri merjenju električni upor metode sonde je problem kontaktov. Za visokovakuumske vzorce je včasih potrebno izvesti električno oblikovanje kontaktov, da dobimo nizke kontaktne upornosti. Oblikovanje kontaktov merilne sonde se izvede tako, da se na merilno sondo na kratko dovede konstantna napetost nekaj deset ali celo sto voltov.

Delovni nalog

1. Seznanite se z opisom naprav, potrebnih za opravljanje dela. Sestavite shemo merilne nastavitve po sl. 3. Pri priključitvi univerzalnih voltmetrov V7-21A bodite pozorni, da mora eden delovati v načinu merjenja napetosti, drugi - v trenutnem merjenju. Na diagramu so označeni z ikonami. " U" in " JAZ" oz. Preverite pravilno nastavitev stikala za način na teh napravah.

2. Ko učitelj ali inženir preveri pravilnost montaže merilne instalacije, vklopimo voltmetre in vir napetosti B7-47.

3. Nastavite napetost vira B7-47 na 5V. Če se napetost in tok na vzorcu sčasoma spremenita, potem s pomočjo učiteljev ali inženirja električno oblikovanje kontaktov merilne sonde.

4. Izvedite meritve padca napetosti U+ 23 in U– 23 za različne smeri toka jaz 14 . Dobljene vrednosti napetosti so povprečne za th, da bi na ta način izključili vzdolžno termo-EMF, ki nastane na vzorcu zaradi temperaturnega gradienta. Podatke poskusa in izračune vrednosti napetosti vnesite v tabelo 1.

Obrazec tabele 1

	Naložim, A	T,K	I 14, mA	U + 23 , IN	U – 23 , IN

5. Ponovite meritve pri drugačni temperaturi vzorca. Če želite to narediti, morate nastaviti tok grelnika toplotne komore jaz obremenitev,=0,5 A, počakajte 5–10 minut, da se temperatura vzorca stabilizira, in zabeležite odčitke instrumenta v tabeli 1. Temperaturo vzorca določite iz umeritvene krivulje, predstavljene v Dodatku.

6. Podobno naredite meritve zaporedno za vrednosti toka grelnika 0,9, 1,1, 1,2, 1,5, 1,8 A. Rezultate vseh meritev zapišite v tabelo 1.

7. Dobljene eksperimentalne rezultate obdelajte. Če želite to narediti, z uporabo rezultatov, predstavljenih v tabeli 1, izračunajte 10 3 /T , specifičen električni upor vzorec pri vsaki temperaturi ρ po formuli (6) električna prevodnost

naravni logaritem električne prevodnosti ln σ . Vse rezultate izračuna zapišite v tabelo 2.

Obrazec tabele 2

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

8. Zgradite graf odvisnosti. Analizirajte potek krivulj, označite območja nečistoč in intrinzične prevodnosti. kratek opis naloge, zastavljene pri delu;

· diagram nastavitve meritve;

· rezultati meritev in izračunov;

· graf odvisnosti;

· analiza dobljenih rezultatov;

· delovni zaključki.

testna vprašanja

1. Intrinzični in zunanji polprevodniki. Pasovna struktura intrinzičnih in nečistotnih polprevodnikov. širina pasovnega razmika. Energija aktivacije nečistoč.

2. Mehanizem električne prevodnosti lastnih in ekstrinzičnih polprevodnikov.

3. Temperaturna odvisnost električne prevodnosti lastnih polprevodnikov.

4. Temperaturna odvisnost električne prevodnosti nečistotnih polprevodnikov.

5. Določanje pasovne vrzeli in aktivacijske energije nečistoče iz temperaturne odvisnosti električne prevodnosti.

6. Štiri sonda Metoda merjenja električni upor polprevodniki: področje uporabe, njegove prednosti in slabosti.

7. Problem porazdelitve potenciala električnega polja v bližini sonde.

8. Izpeljava formule za izračun (6).

9. Shema in princip delovanja eksperimentalne postavitve.

10. Pojasni eksperimentalno dobljeni graf odvisnosti, kako je bila pasovna vrzel določena iz tega grafa?

Literatura

1. Pavlov L.P. Metode za merjenje parametrov polprevodniških materialov: Učbenik za univerze. - M .: Višje. šol., 1987.- 239 str.

2. Lysov V.F. Delavnica o fiziki polprevodnikov. –M .: Razsvetljenje, 1976.- 207 str.

3. Epifanov G.I., Moma Yu.A. Solid State Electronics: Vadnica. za študente. - M .: Višje. šol., 1986.- 304 str.

4. Ch. Kittel, Uvod v fiziko trdnega telesa. - M.: Nauka, 1978. - 792 str.

5. Shalimova K.V. Fizika polprevodnikov: Učbenik za srednje šole. - M .: Energija, 1971. - 312 str.

6. Fridrikhov S.A., Movnin S.M. Fizični temelji elektronske tehnologije: Učbenik za univerze. - M .: Višje. šola ., 1982.- 608 str.

V tej lekciji bomo obravnavali praktično uporabo pridobljenega znanja na primeru laboratorijskega dela iz fizike za merjenje specifične toplote trdne snovi. Seznanili se bomo z glavno opremo, ki bo potrebna za izvedbo tega poskusa, in razmislili o tehnologiji za izvajanje praktičnega dela pri merjenju fizikalnih veličin.

1. Kovinski cilinder postavite v kozarec vroče vode in s termometrom izmerite njegovo temperaturo. Ta bo enaka temperaturi jeklenke, saj se bosta po določenem času temperature vode in jeklenke izenačili.

2. Nato v kalorimeter nalijemo hladno vodo in izmerimo njeno temperaturo.

3. Nato valj, privezan na navoj, postavimo v kalorimeter s hladno vodo in z mešanjem vode v njem s termometrom izmerimo temperaturo, ki je nastala kot posledica prenosa toplote (slika 6).

riž. 6. Laboratorijski napredek

Izmerjena končna temperatura v stabilnem stanju v kalorimetru in drugi podatki nam bodo omogočili izračun specifične toplotne kapacitete kovine, iz katere je jeklenka izdelana. Želeno vrednost bomo izračunali na podlagi dejstva, da pri hlajenju jeklenka odda točno toliko toplote, kot jo prejme voda pri segrevanju, pride do tako imenovane izmenjave toplote (slika 7).

riž. 7. Prenos toplote

V skladu s tem dobimo naslednje enačbe. Za ogrevanje vode je potrebna količina toplote:

, kje:

Specifična toplotna zmogljivost vode (tabelna vrednost), ;

Masa vode, ki jo lahko določimo s tehtnico, kg;

Končna temperatura vode in jeklenke, izmerjena s termometrom, o;

Začetna temperatura hladne vode, merjena s termometrom, o.

Ko se kovinski cilinder ohladi, je količina sproščene toplote:

, kje:

Specifična toplotna zmogljivost kovine, iz katere je jeklenka izdelana (želena vrednost), ;

Masa cilindra, ki jo je mogoče določiti z uporabo tehtnice, kg;

Temperatura tople vode in s tem začetna temperatura jeklenke, merjena s termometrom, o;

Končna temperatura vode in jeklenke, izmerjena s termometrom, o.

Komentar. V obeh formulah od večje temperature odštejemo manjšo temperaturo, da določimo pozitivno vrednost količine toplote.

Kot smo že omenili, je v procesu prenosa toplote količina toplote, ki jo prejme voda, enaka količini toplote, ki jo odda kovinski valj:

Zato je specifična toplotna zmogljivost materiala jeklenke:

Rezultate, pridobljene pri katerem koli laboratorijskem delu, je priročno zapisati v tabelo in izvesti več meritev in izračunov, da dobimo povprečen, čim bolj natančen, približen rezultat. V našem primeru bi tabela lahko izgledala nekako takole:

Masa vode v kalorimetru	Začetna temperatura vode	Teža cilindra	Začetna temperatura cilindra	Končna temperatura

Izhod: izračunana vrednost specifične toplotne kapacitete materiala jeklenke .

Danes smo pregledali metodologijo za izvajanje laboratorijskega dela za merjenje specifične toplote trdne snovi. V naslednji lekciji bomo govorili o sproščanju energije pri zgorevanju goriva.

Bibliografija

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

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

Domača naloga

1. V kateri fazi laboratorijskega dela je verjetno, da bo prišlo do največje merilne napake?
2. Kakšni morajo biti materiali in zasnova kalorimetra, da dobimo najbolj natančne meritvene rezultate?
3. *Predlagajte svojo metodo za merjenje specifične toplotne kapacitete tekočine.