Описание установки

В данной работе используется термопара медь-константан. Медная проволока разрезана по середине, концы которой подводятся к милливольтметру (см. рис.4.). Термопара укреплена па держателе. Оба сосуда А и В перед началом опыта наполняются водой комнатной температуры. В сосуд А погружают конец «а» термопары, а б сосуд £ конец Не» термопары. Милливольтметр при этом не дает отклонения. Температура в сосуде А должна сохранятся постоянной в течении опыта равной комнатной температуре. Сосуд В с водой подогревается до температуры кипения воды. В сосуде В находится конец термопары с и термометр-Гр.

Показания милливольтметра снимают через каждые Температуру и соответствующие ей показания милливольтметра заносят в таблицу и строят градуировочный график. По оси абсцисс откладывают разность температур воды в сосудах А и В. на оси ординат - показания милливольтметра. Строят градуировочную кривую (см. рис.3).

Затем переходят ко второй части работы - определению температуры плавления нафталина. Для этого конец «а» термопары оставляют в сосуде А. конец термопары «с» отключают и в место него подключают конец «в» термопары, который находится в пробирке с нафталином. Воду сосуда В, в котором находится пробирка с нафталином нагревают до

Затем сосуд с водой В опускают и наблюдают за показаниями милливольтметра при охлаждении нафталина на воздухе. По полученным данным строится график. По оси абсцисс откладывается время, по оси ординат - показания милливольтметра. При правильно проведенном опыте график должен иметь вид. изображенный на рис.5. (кривая АВСД). Прямолинейный участок ВС соответствует температуре плавления или кристаллизации нафталина, так как во время перехода нафталина из жидкого состояния в твердое или наоборот его температура остается постоянной. Участок ЛВ кривой соответствует охлаждению расплавленного нафталина, участок CD - охлаждению твердого нафталина. Продолжая участок ВС до пересечения с осью ординат, находим показание милливольтметра соответствующее температуре плавления или кристаллизации нафталина, и по градировочному графику определяем температуру плавления нафталина.

Порядок выполнения работы

А.

Градуировка термопары

1. Наполнить сосуды А и В водой из-под крана и опустить в них спаи «а» и «с» термопары. Милливольтметр присоединить к клеммам и .

Таблица 1.

Температура нагреваемой воды.	Показания милливольтметра (в делениях).мВ
30 40 50 60 70 80 90 98

2.Измерить температуру воды t0 в сосуде А.

3.Поставить сосуд В на электрическую плиту вместе с погруженным в него концом термопары, термометром и мешалкой. Включить электроплитку. При нагреваний помешивать воду мешалкой.

4.Наблюдать за показаниями милливольтметра и термометра. Показания милливольтметра фиксировать через каждые 10⁰С до температуры кипения. В табл. № I занести разность температур воды в сосудах А и В и показания милливольтметра.

Примечания. 1. Так как температура плавления нафталина лежит близко к температуре кипения воды,

2. Следить за процессам охлаждения нафталина не менее 5 мин.

Б. Определение температуры плавления нафталина

1. Как только закипит вода, отключить и быстро опустить плитку, затем, одновременно, переключить термопару на нафталин. С помощью секундомера, начать снимать отсчеты по милливольтметру через каждые 15 с. Данные занести в таблицу

Время охлаждения через каждые 15 с.	Показания милливольтметру (в делениях).мВ
1 2 3 4 5 … 20 21 22 23 24 25

2.переключать термопару и включать секундомер надо одновременно.

По полученным данным построить кривую охлаждения нафталина. Для этого по оси абсцисс откладывается время , а по оси ординат показания милливольтметра е.

3.По кривой охлаждения определить показание милливольтметра соответствующее температуре плавления и по градировочному графику термопары определить температуру плавления нафталина.

Контрольные вопросы

Какова причина возникновения термо ЭДС?

Какими причинами обусловлена контактная разнос п. потенциалов?

Где находят применение термопары?

Что называется работой выхода электрона?

Лабораторная работа 4

ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛА ОТ

ТЕМПЕРАТУРЫ

Цель работы

Определять температурный коэффициент сопротивления для медной проволоки.

Приборы и принадлежности

Медная проволока, электрическая лампочка, штатив, лабораторный трансформатор - регулируемый (латр), электроплитка, соединительные провода, амперметр, вольтметр, цифровой учебный Омметр, термометр.

Теоретическое введение Согласно классической теории электропроводности электрический ток в металлах представляет собой упорядоченное движение свободных электронов. Свободные электроны внутри проводников находятся в хаотическом движении подобно движению молекул газа, т.е. свободные электроны внутри проводников образуют некий "электронный газ".

При тепловом движении электронов внутри металлов все направления их движения являются равноценными. Следовательно, при тепловом движении электрический ток электронами не переносится. Для того чтобы электрический ток возник необходимо на свободные электроны подействовать внешним электрическим полам (путем наложения разности потенциалов на концах проводника). В этом случае наряду с тепловым беспорядочным движением электронов возникнет направленное перемещение электронов, против внешнего электрического поля., так как заряд электронов отрицательный. Данное направленное перемещение свободных электронов образует электрический ток в металлическом проводнике. - Направленное перемещение свободных электронов по кристалл и ческой решетке металлов сопровождается столкновениям и о атомами и ионами металла. Это взаимодействие вызывает уменьшение силы тока по проводнику. Атомы и ионы кристаллической решетки препятствуют прохождению электрического тока, т.е. металлический проводник обладает электрическим сопротивлением. ^у

Экспериментально Ом открыл закон, устанавливающий взаимосвязь силы тока с напряжением U на участке цепи проводника и его сопротивлением R, Аналитический вид закона Ома записывается:

(1)

где R - электрическое сопротивление проводника: I - сила тока текущего в проводнике; U - разность потенциалов на концах проводника.

Величина сопротивления проводника зависит от ряда параметров -формы и размеров проводника, а также от свойств и природы проводящего материала.

Для однородного металлического проводника сопротивление определяется формулой: (2)

где - длина проводника; S - площадь поперечного сечения; - удельное сопротивление, зависящее от свойств материала проводника.

Из формулы (1) и (2) видно, что способность материала проводить ток характеризуется его удельным сопротивлением от

Величина обратная сопротивлению, называется проводимостью :

(3)

Опытным путем установлено, что для подавляющего большинства металлов сопротивление изменяется с постои температуры по линейному закону: )

где - сопротивление при температуре t⁰C, - сопротивление при температуре О⁰C ; а - температурный коэффициент сопротивления , t- температура по шкале Цельсия.

Из формулы (4) можно определить температурный коэффициент . он будет равен:

(5)

На практике пользуются средним температурным коэффициентом, который определяется в некотором интервале Согласно этому.

уравнение (5) для среднего температурного коэффициента сопротивления можно записать в следующем виде:

(6)

где комнатная температура заданная температура, до

которой нагрелся проводник.

Как правило, при. экспериментальной оценке температурного коэффициента сопротивления проводника в формуле (6) сопротивление заменяют на сопротивление проводника, измеренное при комнатной температуре. С учетом этого, формулу (6) можно переписать:

(7)

где сопротивление проводника при комнатной температуре сопротивление проводника нагретого до заданной температуры

С помощью формулы (7) можно оценить численное значение температурного коэффициента сопротивления для любого металлического проводника от комнатной до заданной температуры

Сопротивления и определяют следующим образом:

а)сопротивление берется из справочных данных для исследуемого

проводника:

б)сопротивление оценивается по закону Ома для участка цепи по формуле:

(8)

где -разность потенциалов на концах проводника; - ток текущий не­проводнику.

Определив температурный коэффициент сопротивления проводника, можно оценить температуру нагрева металлических проводников по формуле

(9)

Подставляя в формулу (9) значение из соотношения (8) получим

(10)

где температура нагретого проводника.