CC BY
1
Математическое моделирование служит мощным инструментом для исследования взаимодействия между биологическими системами и окружающей средой, предоставляя ценную информацию о динамике экосистем, распределении видов и экологических процессах. Список использованной литературы:
1. Smith, J. (2020). "Automating Business Processes: A Comprehensive Guide". Publisher X.
2. Johnson, R. (2019). "Programming for Business Optimization". Publisher Y.
3. Brown, A. et al. (2021). "The Impact of Automation on Business Efficiency". Journal of Business Automation, 15(2), 45-62.
© Атаева Дж.А., Чарваев Г.Б., 2024
УДК 53
Бегенджова Г.М., Рустамов М.Р., Гылыджова А.А., Курбанкулиев Д.Ч.
Преподаватели
Туркменский государственный университет имени Махтумкули
г. Ашгабад, Туркменистан
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ТЕПЛОЕМКОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА
Аннотация
В данной статье описывается метод определение удельной теплоемкости твердого тела. Удельную теплоемкость твердого тела определяются по температурной кривой калориметра для твердого тела и холодной воды. Статья предназначена для студентов-физиков, учителей и учеников средних школ.
Ключевые слова: теплоемкость, температура, калориметр, твердое тело.
Калориметр наполняется водой комнатной температуры. Металл нагревается на водяной бане и опускается в калориметр, после чего записывается температура смеси.
Таблица 1
Оборудование
Основной блок Cobra 3 12150.00 1
Блок питания, 12 В- 12151.99 1
Кабель передачи данных RS232 14602.00 1
ПО СоЬгаЗ Температура 14503.61 1
Измерительный модуль температуры NiCr-Ni 12104.00 1
Погружной зонд NiCr-Ni 13615.03 1
Штатив 02009.55 1
Опорный элемент из нерж, стали 18/8, 600 02037.00 2
Крепежная втулка 02043.00 2
Универсальный зажим 37715.00 2
Опорное кольцо с зажимом 37704.01 1
Проволочная сетка с керамикой 33287.01 1
Образцы металлов, набор из 3 04406.00
Сосуд калориметра 500 мл 04401.10 1
Мензурка, низкая 400 мл 36014.00 1
Мензурка, низкая 600 мл 36015.00 1
Мешалка 04404.10 1
Пипетка с резиновой грушей 64701.00 1
Весы (деление 1 г) 46008.00 1
Бутановая горелка Labogaz 32178.00 1
Картридж для бутановой горелки С206 47535.00 1
Шарики 200 г 36937.20 1
Леска 100 м 02090.00 1
ПК, WINDOWS® 95
Бумажные салфетки
Рисунок 1 - Экспериментальная установка
Подготовка
- Экспериментальная установка показана на Рис.1
- Наполнили 600 мл мензурку водой комнатной температуры, как запасной сосуд для калориметра.
- Подсоединили измеритель температуры к порту блока Cobra 3 и подсоединили термоэлемент
- Налили 200 г воды комнатной температуры (mi) в калориметр
- Подвесили 2 образца алюминия, и по 3 образца железа и латуни
- Налили 300 мл воды в 400 мл мензурку
- Довели воду до кипения
- Погрузили образцы металлов, висящие на универсальном зажиме в водяную баню. Образцы не должны касаться дна емкости, а ручка должна быть съемной.
Измерения
- Довели воду с образцами металлов до кипения;
- Выбрали измерительный прибор / температура;
- Начали запись измерений <•> и установили параметры, как показано на Рис. 2;
- Откалибровали температурный датчик:
- В данном эксперименте погружной зонд должен показывать 100 °C в кипящей воде. Поэтому для калибровки, погружной зонд находится в мензурке с кипящей водой и 100 °C выставляется в качестве значения. Измерения заканчиваются нажатием <откалибровать> и <ок>;
- Измеренные температуры отображаются путем нажатия <продолжить>;
- Тщательно остудили погружной зонд, а затем опустили его в холодную воду в сосуде калориметра;
- Начали запись измеренных значений, нажав на кнопку;
- Измерили температуру воды в калориметре, в течение 5 сек;
- Извлекли образцы металлов одного типа (напр. алюминия) из кипящей воды, быстро их высушили, опустили в сосуд калориметра и тщательно перемешали
- Измерения автоматически заканчивается после получения 60 значений, также возможно прервать измерения досрочно, нажав на кнопку;
- Повторили измерения для остальных образцов металла. Перед этим сполоснули калориметр холодной водой, высушили и снова наполнили водой.
Результаты и расчеты
Образцы металлов следует быстро вытереть бумажными салфетками, таким образом, чтобы по мере возможности горячая вода (с высокой теплоемкостью) не оказывала влияния на калориметр. В случае если горячие образцы металлов, сложенные в калориметр, касаются температурного датчика, температура может резко подскочить и на какое-то время стать выше, чем температура смеси.
Образцы металлов температурой Т2 (=100°С) опускаются в холодную воду температурой Т1 то температура смеси в калориметре равна Тт, что происходит в результате энергетического баланса.
Исходя из этого, может быть рассчитана удельная теплоемкость С2 металлических образцов.
С? =
(С+с1т1У(Т1-Т2)
шг(Тт-Т2)
т2 :
где:
С = 80 Дж/К = теплоемкость калориметра С1=4,19Дж/гК = удельная теплоемкость воды mi = 200 г. = масса воды в калориметре m2 = 120 г. = масса образцов алюминия 180 г. = масса образцов латуни или железа
1!яЫаЗ I eepodiuip
Display
Р Digital display Г Dw.'ai d«=piay 2 Г" Digital display 3 Г" Digital display 4 Г Analog dspiay 1 Г Analog display 2 Г" Diagram 1_Г" Diajrwn 2_
♦ Continue j X Cane* I С alitirale
Afloc ale memory f
Cotar»3-01 11
Рисунок 2 - Параметры измерения
Рисунок 3 - Температурная кривая калориметра 120 г алюминия (100°С) и 200 г холодной воды
- Выбрали соответствующий масштаб для обеих осей температуры при помощи измерения / параметры отображения
- Развернули график измерения во весь экран
- Совместили 2 линии, используя закладку «измерить» при помощи, которой может быть показана начальная температура, температура смеси и разность температур
Значения температуры Т и Тт считываются с горизонтальной линии на Рисунок 3, 4 и 5 и рассчитывается удельная теплоемкость металлов
Алюминий Железо Латунь
Tt/°C 21.39 20.38 20.68
Ti /°C 29.78 26.80 26.17
Tm-Ti/К 8.39 6.42 5.49
T2-Tm /К 70.23 73.20 73.83
с /Дж/гК 0.91 0.45 0.38
Справочные значения удельной теплоемкости:
Алюминий 0.896 Дж/г К
Железо 0.452 Дж/г К
Латунь 0.385 Дж /г К
г м. «es .1 I. -г t п я*
Рисунок 4 - Температурная кривая калориметра 180 г железа (100°С) и 200 г холодной воды
П JJ« С SC, ЛА ЛИ
а i»t il t»T
я
< loitasaxccit«
Рисунок 5 - Температурная кривая калориметра 180 г латуни (100°С) и 200 г холодной воды
Список использованной литературы:
1. Чарыев А. Основные законы физики. Учебное пособие для учителей средних и старших классов. -Ашхабад . Туркменская государственная издательская служба, 2004.
2. www.phywe.com.
© Бегенджова Г.М., Рустамов М.Р., Гылыджова А.А., Курбанкулиев Д., 2024
