ПРЕДИСЛОВИЕ
В соответствии с учебным планом курс "Физика низких температур" в СПбГУНиПТ содержит все три раздела: лекционный, практический и лабораторный. Общие теоретические сведения по указанному курсу изложены в специальном учебном пособии [1]. Данное пособие является второй частью курса. Оно посвящено описанию созданной на кафедре физики учебно-исследовательской лаборатории физики низких температур.
Содержание созданной лаборатории, однако, выходит за рамки учебного курса "Физика низких температур". Поэтому в ней предусмотрены два цикла экспериментальных работ. Работы первого цикла выполняются студентами в рамках общего курса физики, непосредственно при изучении раздела "Физика низких температур", тогда как работы второго цикла ориентированы уже на студентов старших курсов, которые обучаются в магистратуре, специализируясь по профилю холодильной, криогенной техники и физики низких температур.
Содержание данного учебного пособия посвящено описанию имеющихся в лаборатории учебно-исследовательских работ первого цикла. Работы второго, магистерского цикла отличаются от работ первого цикла своим содержанием и уровнем исследования, поэтому излагаются в самостоятельном учебном пособии.
В пособии содержится краткое описание общего оборудования учебной лаборатории, излагаются теоретические основы используемых в первом цикле лабораторных работ, перечисляются основные этапы их проведения и последующей аналитической обработки результатов эксперимента. В приложениях к основному тексту приводятся необходимые сведения о стандартных компьютерных программах, которые рекомендуется использовать при расчетах, метрологическом анализе и графическом представлении результатов опыта.
Лабораторный стенд ФНТ
1. Общие сведения. Для проведения лабораторных работ первого цикла, отражающих общую специфику физических исследований в области низких температур, на кафедре физики создан универсальный многофункциональный лабораторный стенд, оформленный в виде компактной установки, размещающейся на типовом лабораторном столе. В учебной лаборатории могут одновременно функционировать 14 одинаковых стендов, что позволяет проводить каждое студенческое лабораторное занятие фронтально. Стенды являются переносными и могут устанавливаться на рабочих столах непосредственно перед лабораторным занятием. Для их хранения в лаборатории имеется специальный шкаф, что позволяет использовать помещение лаборатории в свободные часы как аудиторию для лекционных, практических и семинарских занятий с группой.
В лаборатории помимо стендов установлена промышленная малогабаритная морозильная камера для охлаждения исследуемых образцов и получения льда, имеется несколько переносных промышленных сосудов Дьюара для хранения жидкого азота и переносной контейнер для хранения "сухого льда" (твердой углекислоты). Помещение лаборатории оснащено системой электронной связи преподавателя с каждым учебным стендом. Связь осуществляется через базовый компьютер и находящиеся в каждом стенде специализированные электронные многофункциональные контроллеры.
2. Общий вид стенда представлен на рис. 1. Корпус стенда выполнен в виде открытого каркаса, состоящего из основания 1 и полки 2, которые жестко связаны между собой четырьмя стержнями-стойками 3. На основании 1 укреплен многофункциональный электронный контроллер 4. В гнездах полки 2 располагаются два внешне одинаковых сосуда, 5 и 6, внутри которых в процессе опыта размещаются сменные тепловые ячейки, свои в каждой работе (на рисунке не показаны). На лицевой панели полки, с внутренней ее стороны, укреплен блок “холодных спаев” 7, связанный многожильным электрическим кабелем с контроллером 4. Разъемные гнезда блока “холодных спаев” выходят на лицевую панель полки. Через них и блок "холодных спаев" к контроллеру 4 могут одновременно подключаться восемь различных термоэлектрических температурных датчиков 8, каждый из которых выполнен в виде гибкого двухжильного электрического шнура (на схеме показан только один датчик).
 |
Рис. 1. Общий вид лабораторного стенда.
3. Сосуды выполняют в стенде функции пассивных термостатов, каждый из которых создает свою изотермическую среду с индивидуально заданной температурой.
Внешний вид и разрез сосуда-термостата показан на рис. 2.
 |
Рис. 2. Внешний вид и разрез сосуда-термостата.
Корпус сосуда состоит из пластмассового контейнера 2, крышки 3 и концентрично вставленного в контейнер тонкостенного металлического стакана 5. Свободное пространство, образующееся между контейнером и стаканом, заполнено вспененным полимером (теплоизоляционная оболочка сосуда) 4. Контейнер 2 снабжен ручкой (она имеет стандартную форму откидной дужки). Это дает возможность вынимать весь сосуд перед опытом из стенда и заполнять ее нужным хладоносителем или теплоносителем.
Оба сосуда-термостата конструктивно оформлены одинаково. Во внутренней полости одного из них во время опыта размещается используемый в работе хладоноситель (кипящий жидкий азот, испаряющийся “сухой лёд ”, смесь “вода – лёд”) или же теплоноситель (кипящая вода) 1. В полости другого сосуда-термостата обычно размещается массивный кусок металла, имеющий комнатную температуру, которую он благодаря массивности сохраняет на протяжении всего опыта.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
