 |
|
Теорія методу та опис приладів
Визначення теплоємності твердого тіла методом охолодження грунтується на залежності швидкості його охолодження в газі або рідині від різниці температур тіла та зовнішнього середовища, а також від його питомої теплоємності тіла. Порівняння кривих охолодження двох зразків, якщо теплоємність одного з них (еталонного) відома, дозволяє визначити питому теплоємність досліджуваного зразка.
Кількість теплоти 
, яку витрачає тіло масою 
при охолодженні на 
градусів, визначають за відомою формулою:
, (1)
де 
– середнє значення питомої теплоємності речовини в інтервалі температур 
.
Якщо охолодження тіла тривало протягом часу 
, то кількість теплоти, віддану тілом оточуючому середовищу можна отримати за законом Ньютона:
, (2)
де 
– коефіцієнт тепловіддачі; 
і 
– температури поверхні зразка і навколишнього середовища (повітря), відповідно; 
– площа поверхні зразка.
Прирівняємо 1 і 2 рівняння:
(3)
і перепишемо у вигляді:
. (4)
В рівнянні 4 
– швидкість охолодження зразка.
Запишемо рівняння 4 для еталонного та досліджуваного зразків при умові, що вони однакові за формою та розмірами і охолоджуються в однакових умовах в тому ж самому середовищі:
(5)
(6)
за вищевказаних умов проведення експерименту коефіцієнти теплообміну обох зразків будуть однаковими, а праві частини рівнянь 5 і 6 будуть рівними.
Поділимо рівняння 5 на 6:
(7)
звідки знайдемо питому теплоємність 
досліджуваного зразка:
, (8)
де 
і 
– швидкості охолодження еталонного і досліджуваного зразків, які визначаються експериментально, при однакових температурах 
. Отже, за відомою питомою теплоємністю еталонного зразка 
можна визначити питому теплоємність досліджуваного зразка, порівнюючи їхні швидкості охолодження при однакових температурах.
Для проведення експерименту насаджують циліндричний зразок 4 на термопару 3 (рис.1) і піднімають її по штативу вгору так, щоб зразок увійшов у піч. Закріплюють на штативі термопару, вмикають вимірювач і нагрівають зразок. Температуру зразка визначають за показами електронного термометра 6.
 |