Laboratoriearbete nr 8 "Mätning av accelerationen av fritt fall med hjälp av en pendel."

Syftet med arbetet: att beräkna accelerationen av fritt fall från formeln för svängningsperioden för en matematisk pendel:

För att göra detta är det nödvändigt att mäta svängningsperioden och längden på pendelns upphängning. Sedan från formel (1) kan vi beräkna fritt fallacceleration:

Mätning:

1) en klocka med en sekundvisare;

2) måttband (Δ l = 0,5 cm).

Material: 1) en boll med ett hål; 2) tråd; 3) stativ med koppling och ring.

Arbetsorder

1. Placera ett stativ på kanten av bordet. Vid dess övre ände, förstärk ringen med en koppling och häng en kula på en tråd från den. Bollen ska hänga på ett avstånd av 3-5 cm från golvet.

2. Avvika pendeln från jämviktspositionen med 5-8 cm och släpp den.

3. Mät längden på hängaren med ett måttband.

4. Mät tiden Δt 40 fullständiga svängningar (N).

5. Upprepa mätningarna av Δt (utan att ändra villkoren för experimentet) och hitta medelvärdet för Δt jfr.

6. Beräkna medelvärdet för oscillationsperioden T avg från medelvärdet av Δt avg.

7. Beräkna värdet på g cp med formeln:

8. Ange resultaten i tabellen:

siffra	l, m	N	Δt, s	Δtav, s

9. Jämför det erhållna medelvärdet för g cp med värdet g = 9,8 m/s 2 och beräkna det relativa mätfelet med hjälp av formeln:

När du studerade fysik var du ofta tvungen att använda värdet av accelerationen av fritt fall på jordens yta för att lösa problem och andra beräkningar. Du tog värdet g \u003d 9,81 m / s 2, det vill säga med den noggrannhet som är ganska tillräcklig för dina beräkningar.

Syftet med detta labb är att experimentellt bestämma fritt fallacceleration med hjälp av en pendel. Att känna till formeln för svängningsperioden för en matematisk pendel T =

man kan uttrycka värdet av g i termer av kvantiteter som lätt kan fastställas genom experiment och beräkna g med viss noggrannhet. uttrycka

där l är upphängningens längd och T är pendelns svängningsperiod. Svängningsperioden för pendeln T är lätt att bestämma genom att mäta tiden t som krävs för ett visst antal N av fullständiga svängningar av pendeln

En matematisk pendel är en vikt upphängd i en tunn outtöjbar tråd, vars dimensioner är mycket mindre än trådens längd, och massan är mycket större än trådens massa. Avvikelsen för denna last från vertikalen sker i en oändligt liten vinkel, och det finns ingen friktion. I verkliga förhållanden, formeln

är ungefärlig.

Tänk på en sådan kropp (i vårt fall en spak). Två krafter verkar på den: vikten av lasterna P och kraften F (elasticiteten hos fjädern på dynamometern), så att spaken är i balans och momenten för dessa krafter måste vara lika i absoluta värden till varandra. De absoluta värdena för kraftmomenten F och P kommer att bestämmas respektive:

I laboratorieförhållanden, för att mäta med viss noggrannhet, kan du använda en liten men massiv metallkula upphängd på en tråd som är 1-1,5 m lång (eller längre, om en sådan suspension kan placeras) och avleda den i en liten vinkel. Arbetsförloppet framgår helt av dess beskrivning i läroboken.

Mätmedel: stoppur (Δt = ±0,5 s); linjal eller måttband (Δl = ±0,5 cm)

Laboratoriearbete №8.

"Mätning av diameter och formavvikelser för hålytan med en indikator inuti mätare".

Syftet med arbetet: Att behärska mätmetoderna med en indikatorok

håldiametrar och hålformsavvikelser.

Uppgift: Mät ytans diameter och formavvikelser

hål i delar av bussningstyp med en indikatorok.

Utrustning: Indikeringsok med huvud.

Slutmått på längd (KMD).

Tillbehör till KMD.

Detaljer om bussningstypen och dess ritning.

1. Teoretisk del

Hålmått är acceptabla om ≤ dvs. det begränsande felet för att mäta huvudet är mindre än det tillåtna felet för att mäta hålet.

2. Indikeringsok.

Som bas för indikatoroket tjänar rör 4 (fig. 1) med ett värmeisolerande handtag 6. Den övre öppningen på röret med klämma 8 används för att installera hylsan på mäthuvudet eller mätklockan.

I den nedre delen av röret finns ett inre mäthuvud, bestående av en kropp 9, en centreringsbrygga 11 och mätstavsspetsar - rörliga 1 och stela 10. Spetsens 1 rörelse genom spaken 2, skaftet 3 och masken 5 överförs till mäthuvudet. Centreringsbryggan 2 ställer in mätaxeln för den inre mätaren (spetsaxeln a1 och 10) så att den sammanfaller med diametern på hålet i den uppmätta delen (fig. 2)

Vid mätning är det nödvändigt att skaka den inre mätaren i axialplanet i längdsnittet och hitta minimiläget längs mäthuvudets pil, d.v.s. vinkelrätt mot båda generatorerna i hålet.

Invändiga mätare med centreringsbrygga tillverkas med ett mätområde: mm: 6…10; 10...18; 18…50; 50…100; 100...160; 160…250; 250…450; 450…700; 700…1000.

För att mäta hål med små diametrar, accepteras invändiga mätare med kulinsatser (Fig. 3) kulinsatser har intervall: mm: 3 ... 6; 6...10; 10...18.

För att ställa in indikatorn inuti mätarna till "0", används justeringsringar eller uppsättningar av ändmått (KMD) och sidoväggar. KMD-blocket väljs och monteras i hållaren tillsammans med sidoväggarna. Operationen när den är inställd på "0" är densamma som vid mätning av ett arbetsstycke.

2.1 Mäthuvud.

Mäthuvudet omvandlar små rörelser av mätspetsen till stora rörelser av pekaren på rapporteringsanordningen.

Figur 4 visar en visare. Mätstav 1 på indikatorn har en skena som griper in i kugghjul 5 och överför rörelse till rör 9 och pilar 8 genom kugghjul 9. För att ställa in den på "0", roterar den runda skalan på ratten tillsammans med sarg 2. Pil. 6 visar antalet varv av pil 8.

Mätare har en hylsa diameter på 8 mm, ett mätstavsslag på 2; 5 eller 10 mm och ett delpris på 0,01 mm.

I spaktandade mäthuvuden överförs rörelsen av mätspetsen (svängarna) genom hävstångssystemet till växelsektorn, som vrider kugghjulet och pilen som sitter på hjulaxeln. Huvudena har ett delningsvärde på 0,001 mm och 0,002 mm, ett mätområde på ± 0,05 mm ... 5 mm (multi-turn).

2.2 Förberedelse för mätning.

1. Fäst mäthuvudet i hålmätarröret. För att göra detta, för in mäthuvudets hylsa i hålet på röret så att kulan på mätspetsen nuddar änden av stången och urtavlan vänds åt sidan med centreringsbryggan och fäst mäthuvudet med en klämma, medan pilen ska göra ett helt varv. Samtidigt är det nödvändigt att upprätthålla rörelsefriheten för huvudets mätstav.

2. Slå CMD-blocket enligt den nominella storleken på hålet och fäst det mellan sidorna i CMD-hållaren. Förtorka plattorna och sidoväggarna med bensin. Torka av den väderbitna hålytan med en ren trasa.

3. kontrollera att mätgränserna för den inre mätaren överensstämmer med storleken på mäthålet. Om de inte matchar, byt ut den utbytbara mätstaven eller välj en uppsättning förlängningar och brickor för en styv sammansatt stav (beroende på typen av inre mätare).

2.3 Ställ in den inre mätaren på "0".

1. Ta den inre mätaren vid det värmeisolerande handtaget och sätt in djupmätaren mellan sidorna.

2. Titta på huvudets pil och flytta den inre mätaren mellan sidorna genom att svänga och rotera runt rörets axel (se diagram), ställ in den inre mätaren till det läge som matchar det minsta avståndet mellan sidornas mätytor . I det här fallet kommer pilen att nå den längsta * (medurs) divisionen och vända tillbaka. För båda typerna av rörelse (sving och vändning) måste denna uppdelning matcha.

3. Kom ihåg denna indelning, ta bort bromsoket från sidoväggarna och vrid skalan till det angivna läget med rattens kant (eller inställningsskruven till "0").

4. Kontrollera inställningen till "0". I rätt läge ska indikatornålen peka mot 0.

2.4 Håldiametermätning.

1. Ta bromsoket med höger hand i det värmeisolerande handtaget och håll i delen med vänster hand, för in bromsoket i hålet på den uppmätta delen med mäthuvudet uppåt och skalan mot dig. För att göra detta måste en rörlig stång med en bro sättas in till ett grunt djup genom att luta den inre mätaren och sedan räta ut den så att den styva stången vilar mot hålets motsatta vägg.

2. Flytta bromsoket till önskad sektion och skaka det i ett vertikalt plan bort från dig - mot dig, lägg märke till den längsta indelningen av skalan, till vilken pilen når.

En medurs avvikelse av pilen från "0" indikerar en minskning av håldiametern och ett "-"-tecken, och en moturs avvikelse indikerar en minskning i diameter och ett "+"-tecken.

4. Ta avläsningen av bromsoket, med hänsyn till skalindelningen av huvudet och tecknet, och skriv ner det i referenstabellen. Mätningar bör göras för varje sektion i två inbördes vinkelräta riktningar.

Ris. 1 Indikeringsok

Ris. 4 Kopplingsindikator

3. Mätresultat.

1. Med hänsyn till den nominella storleken på KMD-blocket, beräkna de faktiska måtten på delen.

2. Jämför delens dimensioner med tillåtna begränsningsmått och ge en slutsats om delens lämplighet.

Efter att ha övervägt delens dimensioner i sektioner, bestäm avvikelserna i delens form från cylindricitet.

3.Fyll i en rapport om arbetet.

Efter att ha kontrollerat mätresultaten av läraren, torka av bromsok, huvud, KMD och tillbehör till dem med en torr trasa och lägg dem i fodral. Städa på arbetsplatsen.

Mål– att bestämma kroppens tröghetsmoment genom metoden för vridningsvibrationer.

Enheter och material: mätinstallation, uppsättning kroppar, stoppur.

Beskrivning av installation och mätmetod

Mätuppställningen är en rund skiva upphängd i en elastisk ståltråd och utformad för att rymma kroppar, vars tröghetsmoment bör bestämmas (Fig. 8.1).

Ris. 8.1

Enheten centreras med hjälp av två rörliga vikter fästa på skivan. Genom att vrida enhetens skiva i en viss vinkel runt den vertikala axeln vrids stålupphängningen.

När kroppen roterar genom en vinkel  vrider sig tråden och ett kraftmoment uppstår M försöker återställa kroppen till en jämviktsposition. Experimentet visar att i ett ganska brett intervall kraftmomentet M proportionell mot vridningsvinkeln  , dvs.
(jämför: elastisk kraft
). Skivan släpps, vilket gör att den kan utföra vridningsvibrationer. Perioden för vridningsvibrationer bestäms av uttrycket
, var f– torsionsmodul; Jär det oscillerande systemets tröghetsmoment.

För instrument
. (8.1)

Jämlikhet (8.1) innehåller två okända storheter f och J etc. Därför är det nödvändigt att upprepa experimentet efter att ha placerat en referenskropp med ett känt tröghetsmoment på installationsskivan. En solid cylinder tas som standard, vars tröghetsmoment är J detta .

Efter att ha bestämt den nya oscillationsperioden för enheten med standarden, komponerar vi en ekvation som liknar ekvationen (8.1):

. (8.2)

Genom att lösa ekvationssystemet (8.1) och (8.2) bestämmer vi torsionsmodulen f och anordningens tröghetsmoment J etc med detta lastläge. (Herledning av beräkningsformler för f och J etc gör det själv som förberedelse för laborationsarbetet och inkludera det i rapporten). Efter att ha tagit bort standarden placeras en kropp på enhetens skiva, vars tröghetsmoment i förhållande till enhetens axel måste bestämmas. Installationen centreras och perioden för vridningsvibrationer bestäms igen T 2 , som i detta fall kan skrivas som

. (8.3)

Menande och f, beräkna kroppens tröghetsmoment i förhållande till anordningens axel baserat på formel (8.3).

Data för alla mätningar och beräkningar anges i tabellen. 8.1.

Tabell 8.1

Uppmätta och beräknade storheter för att bestämma tröghetsmomentet med hjälp av vridningsvibrationsmetoden

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

Uppgift 1. Bestämning av perioder av vridningsvibrationer för en anordning, en anordning med en standard, en anordning med en kropp

1. Mät tiden med ett stoppur t etc 20-30 kompletta vibrationer av enheten och bestäm
.

2. Upprepa experimentet 5 gånger och bestäm < T etc > .

3. Placera en standard på enhetens skiva och bestäm på samma sätt < T 1 >.

4. Placera kroppen på enhetens skiva, centrera installationen, bestäm < T 2 > .

Anteckna mätresultaten i tabellen. 8.1

RYSKA FEDERATIONENS UTBILDNINGSMINISTERIE

SIBERISKA STATLIGA AEROSPACE UNIVERSITY

uppkallad efter akademikern M.F. Reshetnev

Institutionen för teknisk fysik

Lab #8

FYRASONDMETOD FÖR MÄTNING AV RESISTANSEN HOS HALVLEDARE

Riktlinjer för att utföra laboratoriearbete på kursen "Solid State Electronics"

Sammanställt av: Parshin A.S.

Krasnoyarsk 2003

Laboratoriearbete №8. Fyra-sondsmetod för att mäta resistansen hos halvledare1

Metodteori . 1

Experimentuppställning . 3

Arbetsorder .. 5

Krav på rapportformatering . 7

testfrågor .. 7

Litteratur . 7

Laboratoriearbete №8. Fyra sondmetod för mätning av halvledarresistans

Mål: studie av temperaturberoendet hos den specifika elektrisk resistans halvledare med fyrsondsmetoden, bestämning av bandgapet för en halvledare.

Metodteori

Fyra sond metoden för att mäta resistiviteten hos halvledare är den vanligaste. Fördelen med denna metod är att dess tillämpning inte kräver skapandet av ohmska kontakter till provet; det är möjligt att mäta resistiviteten hos prover av de mest olika former och storlekar. Villkoret för dess användning när det gäller formen på provet är närvaron av en plan yta, vars linjära dimensioner överstiger sondsystemets linjära dimensioner.

Kretsen för att mäta resistans med fyrsondsmetoden visas i fig. 1. Fyra metallsonder med liten kontaktyta placeras längs en rak linje på den plana ytan av provet. Avstånd mellan sonder s 1 , s2 och s3 . Genom externa sonder 1 och 4 passera elektrisk ström jag 14 , på interna sonder 2 och 3 mät potentialskillnaden U 23 . Genom uppmätta värden jag 14 och U 23 resistiviteten hos en halvledare kan bestämmas.

För att hitta beräkningsformeln för resistivitet, låt oss först överväga problemet med potentialfördelning runt en separat punktsond (Fig. 2). För att lösa detta problem är det nödvändigt att skriva Laplace-ekvationen i ett sfäriskt koordinatsystem, eftersom potentialfördelningen har sfärisk symmetri:

.(1)

Lösningen av ekvation (1) förutsatt att potentialen vid r=0 positiv, tenderar till noll, i stort r har följande form

Integrationskonstant Med kan beräknas från villkoret för den elektriska fältstyrkan E en bit från sonden r=r0 :

.

Eftersom tätheten av strömmen som flyter genom en halvklot med en radie r0 , j =jag/(2πr0 2), och i enlighet med Ohms lag j =E/ρ , då E(r0)=jag ρ / (2π r0 2).

Således

Om kontaktradien r1 , sedan potentialen för dess spets

Det är uppenbart att potentialen på provet vid kontaktpunkten med sonden har samma värde. Enligt formel (3) följer det att huvudspänningsfallet inträffar i närkontaktområdet och därför bestäms värdet av strömmen som flyter genom provet av motståndet i närkontaktområdet. Längden på detta område är ju mindre, desto mindre radie på sonden.

Den elektriska potentialen vid vilken punkt som helst av provet kan hittas som den algebraiska summan av potentialerna som skapas vid den punkten av strömmen för varje sond. För strömmen som flyter in i provet är potentialen positiv och för strömmen som flyter ut ur provet är den negativ. För det sondsystem som visas i fig. 1, potentialerna för mätsonderna 2 och 3

;

.

Potentiell skillnad mellan mätkontakter 2 och 3

Därav resistiviteten hos provet

.(5)

Om avstånden mellan sonderna är desamma, d.v.s. s 1 = s 2 = s 3 = s , då

Alltså att mäta det specifika elektrisk resistans prov med fyrsondsmetoden räcker det att mäta avståndet mellan sonderna s , spänningsfall U 23 på mätsonderna och strömmen som flyter genom provet jag 14 .

Experimentuppställning

Mätuppställningen genomförs på basis av ett universellt laboratorieställ. Följande enheter och utrustning används i detta laboratoriearbete:

1. Värmekammare med prov och mäthuvud;

2. DC-källa TES-41;

3. DC-spänningskälla B5-47;

4. Universella digitala voltmetrar V7-21A;

5. Anslutningsledningar.

Blockschemat för experimentuppställningen visas i fig. 3.

Provet placeras på värmekammarens mätsteg. Mäthuvudet pressas av manipulatorns fjädermekanism till den plana polerade ytan av provet. Inuti mätbordet finns en värmare, som drivs av en stabiliserad likströmskälla TES-41, som arbetar i strömstabiliseringsläget. Provtemperaturen styrs av ett termoelement eller termisk resistans. För att påskynda mätningsprocessen kan du använda de graderade kurvorna som presenteras i bilagan, som låter dig bestämma temperaturen på provet från värmarens ström. Värmarens strömvärde mäts med en amperemeter inbyggd i strömkällan.

Aktuell via kontakter 1 och 4 skapas med hjälp av en justerbar stabiliserad DC-källa B7-47 och styrs av en universell digital enhet V7-21A, påslagen i amperemeterläget. Spänningen som uppstår mellan mätsonderna 2 och 3 registreras av en högresistans digital voltmeter V7-21A. Mätningar ska utföras med lägsta ström genom provet, bestämt av möjligheten att mäta lågspänning. Vid höga strömmar är uppvärmning av provet möjlig, vilket förvränger mätresultaten. Att minska driftsströmmen minskar samtidigt moduleringen av provets konduktivitet som orsakas av insprutningen av laddningsbärare under strömflödet.

Det största problemet med att mäta elektrisk resistans sondmetoder är problemet med kontakter. För högvakuumprover är det ibland nödvändigt att utföra elektrisk formning av kontakter för att erhålla låga kontaktresistanser. Formning av mätsondens kontakter utförs genom att kort anbringa en konstant spänning på flera tiotals eller till och med hundratals volt på mätsonden.

Arbetsorder

1. Bekanta dig med beskrivningen av de enheter som behövs för att utföra arbetet. Montera schemat för mätinställningen enligt fig. 3. När du ansluter universella voltmetrar V7-21A, var uppmärksam på att den ena måste arbeta i spänningsmätningsläget, den andra - i strömmätningen. I diagrammet indikeras de med ikoner. " U" och " jag" respektive. Kontrollera rätt inställning av lägesomkopplarna på dessa enheter.

2. Efter att läraren eller ingenjören kontrollerat att monteringen av mätinstallationen är korrekt, slå på voltmetrarna och spänningskällan B7-47.

3. Ställ in spänningen för B7-47-källan till 5V. Om spänningen och strömmen på provet ändras med tiden, då med hjälp av lärare eller en ingenjör, elektrisk gjutning av kontakterna på mätsonden.

4. Utför spänningsfallsmätningar U+ 23 och U– 23 för olika strömriktningar jag 14 . De erhållna spänningsvärdena är medelvärde för th, för att på detta sätt utesluta den longitudinella termo-EMF som uppstår på provet på grund av temperaturgradienten. Ange data från experimentet och beräkningar av spänningsvärden i tabell 1.

Tabellform 1

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

5. Upprepa mätningarna vid en annan provtemperatur. För att göra detta måste du ställa in strömmen för värmaren i den termiska kammaren jag ladda,=0,5 A, vänta 5–10 minuter tills provtemperaturen har stabiliserats och registrera instrumentavläsningarna i Tabell 1. Bestäm provtemperaturen från kalibreringskurvan som visas i bilagan.

6. Gör på samma sätt mätningar sekventiellt för värmarens strömvärden på 0,9, 1,1, 1,2, 1,5, 1,8 A. Anteckna resultaten av alla mätningar i Tabell 1.

7. Bearbeta de erhållna experimentella resultaten. För att göra detta, med hjälp av resultaten som presenteras i Tabell 1, beräkna 103 /T , specifika elektrisk resistans prov vid varje temperatur ρ enligt formel (6), elektrisk ledningsförmåga

naturlig logaritm för elektrisk ledningsförmåga ln σ . Anteckna alla beräkningsresultat i tabell 2.

Tabellform 2

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

8. Bygg en beroendegraf. Analysera kurvornas förlopp, markera områden med föroreningar och inneboende konduktiviteter. en kort beskrivning av uppgiften i arbetet;

· mätinställningsdiagram;

· resultat av mätningar och beräkningar;

· beroendegraf;

· analys av de erhållna resultaten;

· arbetsslutsatser.

testfrågor

1. Inre och yttre halvledare. Bandstruktur för inre och föroreningshalvledare. bandgapets bredd. Föroreningsaktiveringsenergi.

2. Mekanism för elektrisk ledningsförmåga för inre och yttre halvledare.

3. Temperaturberoende för den elektriska ledningsförmågan hos inre halvledare.

4. Temperaturberoende för den elektriska ledningsförmågan hos föroreningshalvledare.

5. Bestämning av bandgapet och aktiveringsenergin för en förorening från temperaturberoendet av den elektriska konduktiviteten.

6. Fyra sond Metod för mätning elektrisk resistans halvledare: omfattning, dess fördelar och nackdelar.

7. Problemet med fördelningen av potentialen för det elektriska fältet nära sonden.

8. Härledning av beräkningsformeln (6).

9. Schema och funktionsprincip för försöksuppställningen.

10. Förklara den experimentellt erhållna beroendegrafen, hur bestämdes bandgapet från denna graf?

Litteratur

1. Pavlov L.P. Metoder för att mäta parametrarna för halvledarmaterial: En lärobok för universitet. - M .: Högre. skola., 1987.- 239 sid.

2. Lysov V.F. Workshop om halvledarfysik. –M .: Upplysning, 1976.- 207 sid.

3. Epifanov G.I., Moma Yu.A. Solid State Electronics: Handledning. för universitetsstudenter. - M .: Högre. skola., 1986.- 304 sid.

4. Kap Kittel, Introduktion till fasta tillståndets fysik. - M.: Nauka, 1978. - 792 sid.

5. Shalimova K.V. Halvledarfysik: Lärobok för gymnasieskolor. - M .: Energi, 1971. - 312 sid.

6. Fridrikhov S.A., Movnin S.M. Fysiska grunder för elektronisk teknik: En lärobok för universitet. - M .: Högre. skola ., 1982.- 608 sid.

I den här lektionen kommer vi att överväga den praktiska tillämpningen av den förvärvade kunskapen på exemplet med laboratoriearbete i fysik för att mäta den specifika värmen hos ett fast ämne. Vi kommer att bekanta oss med den huvudsakliga utrustningen som kommer att behövas för att genomföra detta experiment och överväga tekniken för att utföra praktiskt arbete med att mäta fysiska kvantiteter.

1. Placera en metallcylinder i ett glas varmt vatten och mät temperaturen med en termometer. Det kommer att vara lika med cylinderns temperatur, eftersom temperaturen på vattnet och cylindern efter en viss tid kommer att utjämnas.

2. Sedan häller vi kallt vatten i kalorimetern och mäter dess temperatur.

3. Efter det placerar vi cylindern bunden på en tråd i en kalorimeter med kallt vatten och, rör om vattnet i den med en termometer, mäter temperaturen som fastställts som ett resultat av värmeöverföring (fig. 6).

Ris. 6. Labframsteg

Den uppmätta steady-state sluttemperaturen i kalorimetern och andra data gör det möjligt för oss att beräkna den specifika värmekapaciteten hos metallen som cylindern är gjord av. Vi kommer att beräkna det önskade värdet utifrån det faktum att cylindern vid kylning avger exakt samma mängd värme som vattnet får vid uppvärmning, det så kallade värmeväxlingen sker (fig. 7).

Ris. 7. Värmeöverföring

Följaktligen får vi följande ekvationer. För att värma vatten är mängden värme som krävs:

, var:

Specifik värmekapacitet för vatten (tabellvärde), ;

Vattenmassan, som kan bestämmas med hjälp av vågar, kg;

Vattnets och cylinderns sluttemperatur, mätt med termometer, o ;

Den initiala temperaturen för kallt vatten, mätt med en termometer, o.

När en metallcylinder svalnar är mängden värme som frigörs:

, var:

Specifik värmekapacitet hos metallen som cylindern är gjord av (önskat värde), ;

Cylinderns massa, som kan bestämmas med hjälp av skalor, kg;

Varmvattnets temperatur och följaktligen cylinderns initiala temperatur, mätt med en termometer, o ;

Den slutliga temperaturen för vattnet och cylindern, mätt med en termometer, o.

Kommentar. I båda formlerna subtraherar vi den mindre temperaturen från den högre temperaturen för att bestämma det positiva värdet av värmemängden.

Som nämnts tidigare, i värmeöverföringsprocessen, är mängden värme som tas emot av vatten lika med mängden värme som avges av metallcylindern:

Därför är cylindermaterialets specifika värmekapacitet:

Det är bekvämt att registrera resultaten som erhållits i alla laboratoriearbeten i en tabell och att utföra flera mätningar och beräkningar för att få ett genomsnittligt, så exakt som möjligt, ungefärligt resultat. I vårt fall kan tabellen se ut ungefär så här:

Massa vatten i kalorimetern	Initial vattentemperatur	Cylindervikt	Initial cylindertemperatur	Slutlig temperatur

Slutsats: det beräknade värdet av den specifika värmekapaciteten för materialet i cylindern.

Idag har vi granskat metodiken för att utföra laboratoriearbete med att mäta den specifika värmen hos ett fast ämne. I nästa lektion kommer vi att prata om frigörandet av energi under förbränning av bränsle.

Bibliografi

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

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

Läxa

1. I vilket skede av laboratoriearbetet är det sannolikt att få det största mätfelet?
2. Vilka material och design ska kalorimetern ha för att få de mest exakta mätresultaten?
3. *Föreslå din metod för att mäta en vätskas specifika värmekapacitet.