Определение удельной теплоемкости металлов

Определение удельной теплоемкости металлов

Отчёт по лабораторной работе № 2.5.

Дружбин Дмитрий Александрович

Физический факультет. Группа 8352.

Золкин Александр Степанович

Преподаватель НГУ, ИЯФ СО РАН

Цель всей работы.

Необходимо определить теплоемкости металла методом сравнения скоростей охлаждения образца и эталона с известной теплоемкостью.

Идея метода измерения.

Нагретый образец помещаю на воздух с более низкой температурой. Скорость охлаждения зависит от теплоемкости; сравнивая скорость охлаждения эталонного образца с другими образцами металлов, определяю теплоемкости образцов.

Методика измерений.

Оборудование состоит из печи для нагревания образцов, термопары, набора образцов, программа для получения зависимости температуры образца от времени, весы, штангельциркуль. Нагретые, в печи образцы поместил на термопары, с помощью программы получил зависимости температуры от времени.

Результаты.

Таблица 1. Характеристики образцов.

металл	масса, г	диаметр, см	высота, см	объем, см3	плотность, г/см3
латунь	580	3,64	6,8	70,762	8,196
медь	520	3,7	6,9	74,189	7,009
титан	310	3,7	6,93	74,512	4,160
сталь	540	3,7	6,96	74,835	7,216

Рис 1. График зависимости температуры образцов от времени охлаждения.

Таблица 2. Скорости остывания образцов в зависимости от температуры.

метал	400 0С	300 0С	200 0С	100 0С
латунь	0,44	0,38	0,25	0,09
медь	0,64	0,52	0,33	0,11
титан	0,48	0,33	0,22	0,08
сталь	0,44	0,38	0,29	0,2

Таблица 3. Теплоемкости металлов в зависимости от температуры.

метал	400 0С	300 0С	200 0С	100 0С
латунь	0,129±0,016	0,118±0,013	0,110±0,012	0,098±0,012
медь	0,104±0,01	0,101±0,01	0,098±0,01	0,094±0,012
титан	0,268±0,034	0,268±0,034	0,246±0,02	0,218±0,018
сталь	0,147±0,019	0,134±0,014	0,108±0,012	0,050±0,012

Рис 2. График зависимости удельной теплоемкости образцов от температуры.

)  (1)

(1) – формула для нахождения теплоемкости.

Погрешности измерений.

Ошибки в измерениях возникали из-за погрешности весов и штангельциркуля, так же при определении объема образца не учитывалось отверстия в нем (образец бал принят за сплошной), не учитывалась разница в температурах охлаждения внутри образца и снаружи, следовательно, теплоемкость была принята независимой от координаты измерения в образце. К основным относятся последние два. Погрешность для образцов была разная, но она не превысила 20%

Обсуждение результатов.

Справочные данные для латуни и стали: при 100 ^оС 0,123 Кал/г* ^оС и 0,085 Кал/г* ^оС; при 200 ^оС 0,114 Кал/г* ^оС и 0,165 Кал/г* ^оС; при 300 ^оС 0,115 Кал/г* ^оС и 0,156 Кал/г* ^оС; при 400 ^оС 0,133 Кал/г* ^оС и 0,157 Кал/г* ^оС. Расхождение полученных мною данных со справочными объясняется наличием погрешностей в измерениях, а так же недостаточной точностью метода определения теплоемкости.

Выводы.

Мной твёрдо установлено, что метод определения теплоемкости металлов путем сравнения скоростей охлаждения образца с известным металлом определяет с погрешностью, непревышающей 20%. Полученные мною результаты: Таблица 3.

Список используемой литературы.

1.http://www.uzcm.ru/spravka/metal/