Телематика'2005

XII Всероссийская
научно-методическая
конференция


 

 

КОМПЬЮТЕРНАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОЕМКОСТИ ДИАТЕРМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ»

И.Н.Евдокимов, Н.Ю.Елисеев, К.А.Савочкина

РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, Москва

Тел.: (095) 930-95-42, e-mail: eliseev@gubkin.ru

(Скачать вариант для печати)


На основе разработанного нами подхода к лабораторной работе в современном физическом практикуме разработана работа по определению теплоемкости диатермическим методом. Новые лабораторные работы строятся на основе компьютера. В таких лабораторных работах компьютер используется в управлении экспериментом, для регистрации данных, выполнения трудоемких расчетов, а также для проверки знаний и обучения студента.
Существует большое число разнообразных калориметров. По специфике температурного поведения капсулы калориметры можно разделить, например, на диатермические, адиабатические, изотермические. В данной работе нами использован диатермический метод. Диатермический метод отличается тем, что в нем существенную роль играет теплообмен между капсулой и оболочкой. В ходе этого теплообмена температура капсулы меняется. Теплообмен может происходить путем теплоизлучения, конвекции и теплопроводности. Для диатермического метода капсула изготавливается таким образом, чтобы исключить теплообмен путем конвекции и теплопроводности.
Диатермический метод может применяться, например, для измерения теплоемкости вещества, в частности, различных эмульсий. Для этого в капсулу с помощью электрического нагревателя вводится известное количество тепла. В процессе нагрева температура оболочки поддерживается постоянной. Изменяющаяся температура в капсуле с исследуемым веществом регистрируется термопарой, подключенной к мультиметру с компьютерным интерфейсом, а компьютер на стадии проведения эксперимента выполняет роль самописца, записывающего температурные изменения. В дальнейшем на этом же компьютере проводится обработка результатов, выполняются расчеты, строятся необходимые графики.
Если сравнивать диатермический метод с другими калориметрическими методами, то необходимо отметить, что он является менее точным и более трудоемким в расчетах по определению теплоемкости вещества. Наши эксперименты показали, что погрешность измерений составляет 3-5%. Конечно использование компьютера при тщательном проведении эксперимента может снизить погрешность, но в условиях лабораторного практикума и такой точности достаточно, и одновременно компьютер позволяет значительно упростить расчеты. В то же время диатермический метод имеет и преимущества: во-первых, это простота изготовления установки, даже средний студент способен за 2-3 занятия разобраться и самостоятельно собрать установку, во-вторых, сама установка получается компактной, простой и не требующей тщательного изготовления. Именно компактность установки позволяется рекомендовать ее для использования в качестве метода для экспресс-анализа теплоемкости различных веществ на производстве.
Помимо использования установки по определению теплоемкости диатермическим методом в учебных целях, предполагается, что на новом комплексе наиболее подготовленные студенты, магистранты, а также аспиранты смогут проводить и самостоятельные научные исследования.

 



Санкт-Петербург, 6-9 июня 2005 г.
XII Всероссийская научно-методическая конференция "Телематика'2005"