Теория метода и описание установки

В настоящей работе для определения молярной теплоемкости различных твердых веществ используется калориметр, схема которого представлена на рисунке 2. Калориметр представляет собой латунный корпус 1 с конической полостью 2, в которую вставляются испытуемые тела 3, изготовленные из исследуемых материалов и представляющие собой конические цилиндры, притёртые к поверхности полости корпуса. В корпусе калориметра уложена нагревательная спираль 4 и установлен терморезистор 5 для определения температуры.

С внешней стороны корпус калориметра теплоизолирован слоями асбеста 6 и пенопласта 7 и закрыт кожухом 8 из оргалита. После помещения в калориметр испытуемого тела он закрывается крышкой 9. Для извлечения тела из калориметра используется специальный захват 10.

 Электрическая схема калориметра представлена на рисунке 3. Нагревание обмотки 4 производится с помощью лабораторного автотрансформатора (ЛАТР) 1, включенного в сеть переменного тока. Он позволяет регулировать напряжение нагревателя. Измерения производятся вольтметром 2 и амперметром 3. Терморезистор 5 подключён к цифровому измерительному прибору Щ4313. 

Если нагреть калориметр с помещённым в него исследуемым телом на  градусов, то энергия электрического тока пойдет на нагревание исследуемого тела и калориметра

 

                                                                              (6)

 

  Здесь I и U – сила тока и напряжение на нагревателе,  – время нагревания,  и – массы калориметра и исследуемого тела, – потери тепла.

Для исключения из уравнения (6) тепла, идущего на нагрев калориметра, и потерь тепла в окружающее пространство, можно нагреть пустой калориметр на те же Т градусов. Потери тепла будут в обоих случаях одинаковыми, так как они зависят только от разности температур Т, но этот процесс потребует меньшего времени нагревания :

 

                                          IU = T + .                                         (7)

   Из равенств (6) и (7) следует                                                           

                                                    ,                                              (8)

где . Величину  можно определить по графикам зависимости от  для пустого калориметра и калориметра с исследуемым телом (рис.4).

 

Температура нагревания измеряется в данной установке при помощи терморезистора. Градуировочная кривая термосопротивления имеется на планшете в комплекте лабораторной установки.

 

Порядок выполнения работы

1. Проверить электрическую цепь (рис. 3).

2. Открыть крышку калориметра и выдержать некоторое время, чтобы температура внутри калориметра сравнялась с комнатной.

3. Включить цифровой прибор Щ4313 и записать показания термосопротивления в таблицу 1.

4. Определить цену деления шкалы амперметра и вольтметра.

5. Включить ЛАТР в сеть, предварительно убедившись, что регулятор напряжения находится в крайнем левом положении.

6. Закрыть калориметр. Установить регулятором напряжение 50 – 80 В (по указанию преподавателя) и, одновременно включив секундомер, начать измерения термосопротивления через каждую минуту в течение 15 - 20 минут. Данные заносить в таблицу 1.