7. Данные установки

Диаметр медного цилиндра d_м = 26,2 мм

Диаметр оболочки ампулы

наружный d_нар = 26,2 мм

внутренний d_вн = 25,2 мм

Высота медного цилиндра h_м = 50 мм

Высота цилиндрического образца h_обр = 44 мм

Масса медного цилиндра М_м = 245,0 г

Масса оболочки М_о = 34,0 г

Масса исследуемого вещества М = 58,1 г

Удельная теплоёмкость материала

оболочки ампулы(1Х18 П 9 Т) с_о =490 Дж/(кг·К)

Удельная теплоёмкость меди с_м = 385 Дж/(кг·К)

Таблица 1

№ п/п	τ, с	υа (εа)	υм (εм)	ln υа (ln εа)	ln υм (ln εм)
1	0
2	30
3	60
4	90
5	120
.	.
.	.
.	.
≈ 40	.

Таблица 2

№ п/п	τ, с	υм (εм)	ln υм (ln εм)
1	0
2	3
3	6
4	9
5	12
.	.
.	.
.	.
.	.

8. Обработка результатов измерений

Темп охлаждения m определяется как результат графической обработки регулярной стадии зависимости по формуле (3.8). Поскольку избыточная температура υ прямо пропорциональна значению термо-ЭДС, измеряемому прибором, то

Поэтому для расчёта темпа охлаждения не требуется производить пересчёт термо-ЭДС в температуру.

Опыт № 1

1. Рассчитать ln υ_a и ln υ_м в процессе выравнивания температур для каждого значения τ.

2. Построить графики зависимости ln υ_м = f(τ) и ln υ_a = f(τ) в одной системе координат.

3. Для каждого из графиков ln υ = f(τ) определить интервал времени, соот-ветствующий линейной зависимости ln υ = ln ε = c = mτ, то есть регулярному режиму.

4. По линейным участкам зависимости ln υ = f(τ) рассчитать темп нагревания для медного образца m_м и для ампулы m_a по формуле

. (7.13)

5. В соответствии с (3.10) по темпу нагревания медного образца m_м рассчитать коэффициент теплоотдачи α:

, (7.14)

где С_м = с_м М_м – полная массовая теплоёмкость медного образца; с_м – удельная теплоёмкость меди; М_м – масса медного образца; F – площадь поверхности образца.

F_м = 2 π R_м (R_м + h_м), м,

где R_м – радиус медного цилиндра; h_м – высота медного цилиндра.

6. Темп охлаждения ампулы с исследуемым веществом в условиях В_i → 0 также определяется параметрами

, с^–1,

где С_а – полная массовая теплоёмкость ампулы с исследуемым веществом.

Поскольку форма и размеры ампулы и медного образца одинаковы, а также одинаковы условия, в которых они находятся, то можно считать, что коэф-фициенты теплоотдачи при нагревании ампулы и меди одинаковы. Если при этом одинаковы и площади поверхности обоих образцов, то справедливо равенство

,

тогда

, (7.15)

но полная массовая теплоёмкость ампулы складывается из массовой теплоёмкости оболочки и исследуемого вещества:

, , (7.16)

где c_o – удельная теплоёмкость оболочки; М_о – масса оболочки; с – удельная теплоёмкость исследуемого вещества, заполняющего оболочку; М – масса исследуемого вещества;

Из (7.15) и (7.16) получаем

, . (7.17)

Опыт № 2

1. По результатам, представленным в таблице 2, построить график зависимости ln υ = f(τ), определить регулярную стадию и рассчитать темпы нагревания m_м для медного образца аналогично пункту 4 опыта № 1.

2. По формуле (3.12) рассчитать значение коэффициента формы тела К.

3. По формуле

a=K·m_∞, м²/с

рассчитать значение коэффициента температуропроводности для меди.

4. Поскольку

,

где λ_м – коэффициент теплопроводности меди; ρ_м – плотность меди; с_м – удельная теплоёмкость меди, тогда

, .

Результат сравнить со справочными данными.