Опыт, показывающий связь между электрическими и тепловыми явлениями.

Описание опыта:

Стеклянный термос, ёмкостью 0,3 литра, закрывается пробкой.

Через отверстие в пробке пропускаются провода термопары и мощного резистора. Термопара и мощный резистор находятся внутри термоса, почти на самом дне. Термопара предназначена для измерения температуры прибором-самописцем температуры APPA-109N. Эта термопара входит в комплект прибора APPA-109N.

Резистор номиналом 5,1 Ом и мощностью 3 Ватта предназначен для нагревания среды внутри термоса. В качестве среды нагревания, в термосе используется масло, которое предназначено для вакуумных насосов «Мультивак». В термос заливается 61 грамм масла. Опыт с нагреванием среды в термосе проводится в течение 2,5 суток, потому прибор APPA-109 N обеспечивается батареями питания повышенной ёмкости. Самописец APPA-109N пишет параметр – температуру с шагом во времени 30 секунд. Самописец имеет ёмкость памяти – 6000 измерений. По истечении 2,5 суток, в термосе устанавливается тепловое равновесие и регистрируется температура, близкая к стабильной.

Дадим определение опорной температуре:

Источник тепла располагаем во внутренней термодинамической системе. Сама внутренняя термодинамическая система имеет границы и располагается во внешней термодинамической системе – в какой-либо окружающей среде.

Температура, которая образуется во внутренней термодинамической системе в результате взаимодействия источника тепла и окружающей среды (внешней термодинамической системы) называется опорной температурой.

Обозначим эту температуру как T_O – температура объекта.

В процессе измерения, также приборами фиксируем следующие параметры:

Электронным термометром TM-977 фиксируем температуру окружающей среды: температуру в комнате, вдали от источников тепла. Мультиметром MY-68 измеряем ток через резистор.

Другим мультиметром MY-68 напряжение на выводах резистора.

Резистор запитывается от регулируемого источника постоянного тока GSV-1200.

Одну точку измерения мы получаем через 2,5 дня нагревания среды.

Температурный напор и электрическое напряжение будем обозначать со знаком Δ, чтобы показать, что это разность тепловых и электрических потенциалов. Задача эксперимента: установить функциональную взаимосвязь между параметром

P – мощность протекающего тока через резистор, и параметром

ΔT = T_O – T_C

где T_C - это температура окружающей среды (комнатная температура), I - ток через резистор, ΔU - напряжение на резисторе.

В процессе измерений, была получена следующая таблица:

Таблица 3.

Температура в таблице 3 измерялась в градусах по Цельсию.

Таблица 4.

В таблице 4 получим расчётные величины.

По таблице 4 построим график ΔT и ΔU² в зависимости от мощности на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Отдельными точками обозначены экспериментальные данные

ΔT, отдельными точками обозначены экспериментальные данные для ΔU².