Примечание: температура воды должна быть как можно ниже

2. Определите начальную температуру воды q₀. Измерение температуры производится с помощью датчика погружного типа, подключенного к входу Т₃ прибора для измерения температуры (аналогично упражнению 1). Датчик необходимо опустить в калориметр и зафиксировать при помощи зажимов таким образом, чтобы он не касался дна и стенок калориметра.

3. Фиксируйте значения температуры через каждые 2-3 минуты в течение 20-30 минут. Данные измерений занесите в таблицу.

4. Рассчитайте количество теплоты, полученное водой для каждого момента времени t, по формуле (21).

5. Постройте график зависимости Q_ОКР (t).

6. По полученному графику методом парных точек или методом наименьших квадратов определите тангенс угла наклона dQ_ОКР/dt.

Упражнение 3. Определение коэффициента теплопроводности металлического стержня

1. Соберите экспериментальную установку согласно рис. 2. Для этого:

§ С помощью штангенциркуля измерьте диаметр стержня d и рассчитайте его площадь поперечного сечения S.

§ Измерьте расстояние l между двумя наиболее удаленными углубления на стержне.

§ Вставьте изолированный конец металлического стержня в основу верхнего калориметра. Чтобы улучшить теплопередачу, покройте конец металлического стержня теплопроводящей пастой. Закрепите металлический стержень на штативе таким образом, чтобы нижний калориметр можно было при необходимости удалить из-под стержня. Высота расположения нижнего калориметра может быть изменена при помощи подставки. Между подставкой и калориметром находится магнитная мешалка.

Внимание: необходимо чтобы неизолированный конец стержня оставался полностью погруженным в холодную воду в течение всего эксперимента.

§ Контактные температурные датчики должны быть расположены как можно ближе к поверхности стержня. Для улучшения контакта между стержнем и контактными датчиками используйте теплопроводящую пасту, смазав ею наиболее удаленные углубления на стержне. Контактные температурные датчики поместите в покрытые пастой углубления стержня и подключите к входам Т₁ и Т₂ прибора для измерения температуры.

§ Полностью заполните водой верхний калориметр, чтобы избежать снижения температуры из-за доливания воды.

§ Если вы не выполняли Упражнение 1 этой работы, взвесьте нижний калориметр и запишите полученное значение.

§ В нижний калориметр налейте холодной воды из-под крана, чтобы неизолированный конец стержня находился полностью под водой. Для достижения лучшего охлаждения воды поместите в него марлевый мешочек, наполненный льдом или снегом.

§ Для измерения температуры воды в нижнем калориметре необходимо датчик температуры опустить в калориметр и зафиксировать при помощи зажимов таким образом, чтобы он не касался дна и стенок калориметра. Датчик подключают к входу Т₃ прибора для измерения температуры.

§ Установите режимы измерений на приборе для измерения температуры. На верхнем табло прибора должна выводиться информация о температуре воды в нижнем калориметре. На нижнем табло – информация о разности температур DТ между верхним и нижним контактными датчиками.

§ Кипятильник погрузите в верхний калориметр и включите его в сеть. Доведите воду, находящуюся в верхнем калориметре, до кипения.

2. После того как вода в верхнем калориметре закипит, включите секундомер и с помощью датчиков контактного типа каждые 30 секунд фиксируйте разность температур DТ между верхним и нижним углублениями на стержне, что соответствует разности температур между верхним и нижним калориметрами, подключенным к стержню.

Измерения для определения коэффициента теплопроводности можно будет начинать после того, как установится постоянный температурный градиент, то есть DТ будет оставаться практически постоянной.

3. Удалите лед из нижнего калориметра, аккуратно вынув из него мешочек со льдом (снегом).

4. Включите магнитную мешалку.

Продолжайте фиксировать разность температур DТ между верхним и нижним калориметрами по первому секундомеру.

5. Включите второй секундомер и каждые 30 секунд в течение 5-10 минут фиксируйте температуру воды в нижнем калориметре Т, занося результаты в таблицу.

Таблица измерений температуры воды в нижнем калориметре и расчета количества теплоты Q_воды, полученное водой