2015-09-06
263
В настоящей работе для определения молярной теплоемкости различных веществ использован закон охлаждения Ньютона.
Всякое тело, имеющее температуру выше окружающей среды, будет охлаждаться, причем скорость охлаждения зависит от величины теплоемкости тела и коэффициента теплоотдачи.
Если взять два металлических стержня идентичной формы, то, сравнивая кривые охлаждения (температуры как функции времени) этих образцов, один из которых служит эталоном (его теплоемкость и скорость охлаждения должны быть известны), можно определить теплоемкость другого, определив скорость его охлаждения.
 |
Количество тепла
, теряемого объемом 
металла за время по уравнению теплового баланса можно выразить как dT и при остывании на dT градусов
, (1.3)
где С – теплоемкость металла, 
- его плотность, 
- понижение температуры образца (можно считать температуру одинаковой во всех точках образца, так как линейные размеры тела малы, а теплопроводность металла велика). Величину количества теплоты 
м можно подсчитать, кроме того, из закона охлаждения Ньютона:
|
|
|
, (1.4)
где 
- площадь поверхности образца; 
- температура окружающей среды;
- коэффициент теплоотдачи.
Приравняем выражения (1.3) и (1.4), получим:
(1.5)
Полагая, что 
, 
, , 
, 
и 
не зависят от координат точек поверхности образца, напишем соотношение (1.5) для двух образцов (эталон – медь и любого другого по выбору исследователя), у которых 
, 
в малом интервале температур, нагретых до одинаковой температуры 
. Делением одного выражения на другое получим:
(1.6)
где 
- масса стального (алюминиевого) образца; 
- масса медного образца.
В данной работе определение теплоемкости металлов производится на установке, представленной на рисунке 1.2.Электропечь А смонтирована на скамье, по которой она может перемещаться вправо и влево. Образец В (тоже может перемещаться) представляет собой цилиндр длиной 30 мм и диаметром 5 или 10 мм с высверленным каналом с одного конца, в который вставлена термопар. Концы термопары подведены к милливольтметру С или потенциометру D.
