Эксперимент

Приборы и материалы:

1. Образцы, включая эталонный, имеют цилиндрическую форму. Внутри цилиндра находится полость. В итоге образцы напоминают “толстостенные патроны”. Во внутреннюю полость “патрона” в рабочем состоянии вводится измерительный узел термопары (точнее: один из узлов).

2. Платформа, с находящимися на ней:

- нагревательным элементом, который можно перемещать по вертикали;

- термопарой, для которой предусмотрено соответствующее крепление и вывод ТЭДС к измерительным приборам (к ПП-63).

Вертикальный разрез образца и гнезда крепления измерительного узла термопары.

3. Потенциометр ПП-63 для измерения ТЭДС.

4. Термометры для измерения температуры окружающей среды.

5. Градуировочный график или аналитическая функция для определения разности температур Т - Т_о.

6. Секундомер.

Перед началом выполнения работы:

1. Ознакомьтесь с приборами и принадлежностями, предназначенными для выполнения лабораторного эксперимента. Поймите назначение и функционирование приборов, узлов и соединений, схемы подключения к сетям питания.

2. Выполните все необходимые операции для работы с ПП-63, чтоб в последующем его использовать как измеритель ТЭДС.

Перед началом измерений необходимо подготовить потенциометр ПП-63 к работе. Для этого переключатель "род работы" должен быть установлен в положении "потенц.", переключатель 1 в положении "вкл.", переключатель 3 - в положении "К" (калибровка, или установка рабочего тока).

Рис.5.

Н ормальный элемент и батарея питания находятся внутри потенциометра, и подключены к соответствующим клеммам. Поэтому тумблеры Н.Э. и Г следует выставить в положение “В”.

До начала измерения в режиме калибровки необходимо выставить рабочий ток батареи питания БП. Для этой цели включите гальванометр через кнопку "грубо" и рукоятками "рабочий ток" установите стрелку гальванометра на "0". Если рабочий ток не устанавливается, поменяйте полярность переключателем 2. После того, как удалось поставить стрелку гальванометра на "0" через тумблер "грубо", включите тумблер "точно" и проведите точную установку рабочего тока вышеуказанным способом. Регулировка тока проводится поворотом ручек барабанов: малым - грубая регулировка; большим – тонкая. Потенциометр готов к работе.

Отключите гальванометр. Подключите термопару к клемме "х". Переключатель 3 поставьте в положение "И" (измерение). Включите гальванометр тумблером "грубо". Вращая рукоятки 4 и 5 (mV), подберите напряжение, компенсирующее ЭДС термопары, при этом стрелка гальванометра встанет на "0", затем проведите точную установку напряжения через тумблер "точно". Суммарное значение напряжения, выставленного рукоятками 4 и 5 (в мВ), даст вам значение ЭДС термопары при данной разности двух сваренных (спаянных) узлов термопары.

Ход выполнения работы и порядок обработки экспериментальных данных.

1. Подготовка установки к работе:

- разместите медный эталонный образец над основным измерительным узлом термопары (см. рис. 4). Делайте это очень аккуратно, чтоб не повредить термопару;

- по вертикальной направляющей надвиньте на образец нагревательный элемент и подключите его к цепи через ЛАТР. Подаваемое напряжение в цепь разогрева должно составлять (180¸200) В;

- сразу же в режиме “грубо” включите измеритель ТЭДС ПП-63;

- снимите показания комнатных термометров.

2. Следите за показаниями потенциометра, а по графику градуировки оценивайте температуру разогрева.

Доведите нагрев образца до температуры близкой к 600^оС. Показания потенциометра ПП-63 при этом будут около 33 mВ, если второй узел термопары находится в среде с температурой 0^оС (тающий лед). По завершению разогрева нагревательный элемент отключите: ЛАТР выводится на “0” и отключается от внешней цепи.

3. Потребуется 3¸5 минут для установления режима оттока тепла.

За это время потенциометр переведите в режим “точно”.

4. Измерения на разных образцах желательно начинать с одного и того же значения ТЭДС (например, с 30 mВ). Данные о времени t и ТЭДС рекомендуем снимать через (3,5¸40) mВ. Достаточно получить 12¸15 результатов, не доводя температуру образца до комнатной. Конечная температура может быть (50¸70)^оС.

Таблицы результатов прямых измерений.

Таблица 5

медь		хI …		хII …
mэт; г	Dmэт; г	mхI; г	DmхI; г	mхII; г	DmхII; г

Таблица 6

Комнатная температура: Т₀₁= ;Т₀₂= ;Т_о- = ;DТ_к=

№ n/n

эталон

хI

хII

t

ТЭДС mВ

ТоС

ln(Т-То)

t

ТЭДС mВ

ТоС

ln(Т-То)

t

ТЭДС mВ

ТоС

ln(Т-То)

1. 2. … n

5. Полученные результаты измерений следует представить графически Т(t) и ln (Т-Т_о) от t.

*Обращаем внимание на то, что в установившемся режиме остывания образцов убывание температуры со времени должно носить экспоненциальный характер (см. описание к лабораторной работе “Изучение явления остывания воды”).

6. По графику Т(t) в соответствии с методикой, рассмотренной в параграфе 5.1, рассчитайте по формуле 5.4 С_хI и C_хII при (7¸10) температурах и представьте виде таблицы №7 графиков. Сделайте вывод относительно выполнимости закона Дюлонга-Пти.

Таблица расчетных данных.

Таблица 7.

№ n/n	ТоС	эталон		ХI			ХII
		Cэт	Dtэт; с	DtхI; с	СхI	СхI,m	DtхII; с	СхII	СхII,m