تبلیغات
K1 - آزمایشهای فیزیك


نام آزمایش:  محاسبه ظرفیت گرمایی گرماسنج (كالریمتر)

هدف از آزمایش: تعیین ظرفیت گرمایی گرماسنج (كالریمتر)

وسایل و ابزار آزمایش: گرماسنج با سرپوش(كالریمتر)،دماسنج وهمزن،آب،چراغ گاز یا اجاق

 برقی،بِِشر،كمیت مورد آزمایش: ظرفیت گرمایی كالریمتركه باAنشان میدهیم.واحد آنCal/ ºc است.

روش انجام آزمایش:برای تعیین هر كاری از مشخصه های گرمایی فوق دو(یا چند)ماده با دمای

 متفاوت اولیه را درون ظرفی كه از محیط ایزوله شده باشد یعنی با محیط تبادل گرمایِی نكند به نام

كالریمتر(گرماسنج)مخلوط می كنند.كالریمتر یك ظرف دو جداره است كه بین دو جداره آن خلاء شده

 است و یا به هر نحو با ریختن مواد عایق گرما،هوای آن خارج شده است.در یك كالریمتر خوب

مشابه فلاسك،جدار خارجی آن را برای جلوگیری از تشعشع آینه می كنند.كالریمتر شامل

 دماسنج،همزن،در پوش عایق و در بعضی گونه ها مجهز به یك فیلامای الكتریكی جهت گرم كردن

 محتویات درون آن است.در آزمایشهای گرماسنجی به دلایل مختلف از جمله داشتن گرمای ویژه

كاملا معین و سهولت تبادل گرما و به تعادل رسیدن آن با مواد دیگر مخلوط، غالبا یكی از مواد

مخلوط را آب اختیار می كنند.به هر صورت روش آزمایش به این ترتیب است ،ابتدا وزن بشر خالی

 را اندازه گیری كردیم و داخل بشرآب سرد می ریزیم و وزن آن را یاداشت می كنیم كالریمتر را

خشك كرده وبعد وزن خالی كالریمتر خالی را اندازه گیری میكنیم آب سرد را درون كالریمتر 

می ریزیم و وزن آب و كالریمتر اندازه گیری میكنیم  وپس از هم زدن و تعادل گرمایی داخل دمای

آن را اندازه گیری می كنیم

 ₁) و سپس به سرعت حدود یك سوم دیگر از ظرفیت ظرف به آن آب گرم( اضافه كنید و

 درپوش كالریمتر را می بندیم و پس از همزدن حصول تعادل دمای آن را اندازه می گریم

(دمای تعادل یا نهاییеθ)یك بار دیگر جرم كالریمتر و محتویات آن را اندازه می گیریم.مقادیر را

یاداشت می كنیم (طبق اصل اول ترمودینامیك گرمای گرفته شده توسط كلیه اجسامی كه در تبادل

گرما شركت می كنند برابر صفر است: m₁ C₁ (θe- θ) + m₂ C₂ (θe - θ₂) + A (θ₂ - θ₁) = 0

كهAظرفیت گرمایی كالریمتراست.                                                                                         

تئوری آزمایش:                                                                                               درآزمایشگاه برای اندازه گیری مقدار گرمای مبادله شده یین مواد مختلف از كالریمتراستفاده می شود

كه مكانیزم بسیار ساده ای دارد.زمانی كه می خواهیم میزان گرمای مبادله شده بین دو ماده را حساب

كنیم كافیست جرم مشخصی از هر دو را داخل ظرف ریخته و با برسی تغیرات دما آن را بدست

آورید.ولی بایستی توجه داشت كه اجسام به كار رفته در كالریمتر هر چه قدر هم كه عایق حرارتی

باشند باز هم مقداری گرمای از دست رفته یا گرفته شده اضافی خواهیم داشت.لذا برای كالریمتر یك

عددی با عنوان ارزش آبی تعیین می كنند كه تعیین كننده میزان تاثیر گرمایی كالریمتر در این تبادل

است.                                                                                                                

شرح آزمایش و محاسبات:                                                                                 1.جرم بشر خالی را اندازه می گریمm' = 102.7 gr     

2.مقداری آب داخل كالریمتر ریخته و وزن آن را یاداشت می كنیم ،جرم آب سرد m₁ = 110.8 gr

3.دمای اولیه آب را اندازه گیری می كنیم،دمای آب سرد و كالریمتر  θ₁ = 22 C

4.آب را روی اجاق برقی می جوشانیم.دمای آب جوش در آزمایشگاه θ2 = 83 C است.

5.با یك دست سرپوش كالریمتر را برداشته و با دست دیگر آب در حال جوش را در داخل كالریمتر می ریزیم.

6.بیشترین دمای بدست آمده را تحت عنوان دمای تعادل ثبت می كنیم. θе =54 C

حال جرم آب جوش را با وزن كردن دوباره كالریمتر به دست می آوریم. m2 = 144.7 gr

m₁C₁∆θ₁+m₂C₂∆θ₂+Aθ₃=0=>m₁C₁(θе-θ₁)+m₂C₂(θе-θ₂)+A(θ₂-θ₁)=0

110.8gr×1cal/gr c(54c -22c)+144.7gr×1cal/grc(54c-83c)+A    (54c-22c)=0

3545.6-4196.3+32A=0 => -650.7+32A=0  => 32A=650.7 

=> 

نام آزمایش: محاسبه ظرفیت گرمایی ویژه اجسام جامد(مثال:فلز)

هدف از آزمایش: تعیین ظرفیت گرمایی ویژه اجسام جامد(مثال:فلز)

وسایل و ابزار آزمایش: چراغ گاز یا اجاق برقی،بشر،آب،گرماسنج(كالریمتر)،دماسنج،قطعات

فلز از جنس های مختلف-گلوله فلزی و كمیت مورد آزمایش: واحد آن cal/gr°c می باشد و با حرف

C نشان می دهند.

روش انجام آزمایش:برای تعیین هر كاری از مشخصه های گرمایی فوق دو(یا چند)ماده با دمای

 متفاوت اولیه را درون ظرفی كه از محیط ایزوله شده باشد یعنی با محیط تبادل گرمایِی نكند به نام

كالریمتر(گرماسنج)مخلوط می كنند.كالریمتر یك ظرف دو جداره است كه بین دو جداره آن خلاء شده

 است و یا به هر نحو با ریختن مواد عایق گرما،هوای آن خارج شده است.در یك كالریمتر خوب

مشابه فلاسك،جدار خارجی آن را برای جلوگیری از تشعشع آینه می كنند.كالریمتر شامل

 دماسنج،همزن،در پوش عایق و در بعضی گونه ها مجهز به یك فیلامای الكتریكی جهت گرم كردن

 محتویات درون آن است.در آزمایشهای گرماسنجی به دلایل مختلف از جمله داشتن گرمای ویژه

كاملا معین و سهولت تبادل گرما و به تعادل رسیدن آن با مواد دیگر مخلوط، غالبا یكی از مواد

مخلوط را آب اختیار می كنند.به هر صورت روش آزمایش به این ترتیب است ،ابتدا وزن بشر خالی

 را اندازه گیری كردیم و داخل بشرآب سرد می ریزیم و وزن آن را یاداشت می كنیم و آب سرد را

 درون كالریمتر می ریزیم وپس از هم زدن و تعادل گرمایی داخل دمای آن را اندازه گیری می كنیم

 و جرم گلوله را بدست می آوریم سپس گلوله را داخل آب گرم قرار می دهیم و دمای آن را یاداشت

 می كنیم و گلوله را درون كالریمتر قرار می دهیم و پس از هم زدن دمای تعادل آن را اندازه

 می گیریم. (دمای تعادل یا نهاییеθ) طبق اصل اول ترمودینامیك گرمای گرفته شده توسط كلیه

اجسامی كه در تبادل گرما شركت می كنند برابر صفر است:

 m₁ C₁ (θe- θ₁) + m₂ C₂ (θe - θ₂) + A (θ₂ - θ₁) = 0 كهAظرفیت گرمایی كالریمتراست.

تئوری آزمایش:

برای اندازه گیری گرمای ویژه اجسام جامد كافیست گرمای از دست داده یا گرفته شده توسط فلز را

ازدمای اولیه تا دمای تعادل برسی كنیم.می دانیم كه گرمای گرفته یا از دست داده توسط جامدات از

   این فرمول محاسبه می شود.m₂ C₂ (θe - θ₂) =Q)این مقدارگرمایی است كه فلز از دست

می دهد دقت كنید كه این میزان گرما معادل گرمای گرفته شده توسط آب و گرمای تلف شده به وسیله

كالریمتر می باشد.

شرح آزمایش و محاسبات:

1.جرم آب سرد را اندازه گیری می كنیمm₁=162.4gr

2.آب سرد را درون كالریمتر ریخته و دمای آن را یاداشت می كنیم °c14=₁θ

3.جرم گلوله را بدست می آوریم m₂=66.2gr

4.گلوله فلزی را داخل آب در حال جوش می كنیم و دمای آن را بدست می آوریم°c92=₁θ

5.گلوله فلزی را از آب جوش در آورده و داخل آب سرد می كنیم تا به تعادل برسد°c17=еθ

حال با استفاده از روابط زیر گرمای ویژه (₂C)را محاسبه می كنیم.cA=20.33cal/ظرفیت گرمایی

m₁ C₁ (θe- θ₁) + m₂ C₂ (θe - θ₂) + A (θ₂ - θ₁) = 0 =>162.4gr×1cal/grc(17c -14c)+

66.2gr×C₂(17c -92c)+20.33cal/c (17c -14c)=0  => 487.2+C₂(-4965)+60.99=0

548.19=C₂4965  =>  C₂=0.1104108cal/grc

A=20.33cal/°c

نام آزمایش: محاسبه ضریب انبساط طولی اجسام جامد

در اثر گرما ابعاد اجسام تغیر می كند در واقع در جهت های مختلف افزایش می یابد.این افزایش

در صورتیكه دامنه تغیرات درجه حرارت زیاد نباشد متاناسب با درجه حرارت ،جنس و ابعاد اولیه

جسم مورد نظر است.

با افزایش دما انرژی جنبشی (سرعت)ملكول ها افزایش می یابد و ملكول هاییكه در اثر افزایش دما

انرژی جنبشی بیشتر كسب كرده اند،با سرعت بیشتری به حركت در آمده و همزمان در برخورد با

ملكول های همسایه،تبادل انرژی نیز می كنند با ادامه این فعل و انفعالات فاصله متوسط ملكولی

بیشتر شده و در نتیجه سبب افزایش حجمی(سطحی و یا طولی)اجسام می گردد.

در صورتیكه سطح مقطع اجسام در مقایسه با طول آنها كم باشد هنگام افزایش دما ،انبساط طولی

 مورد بحث قرار می گیرد.بنابراین اگردر دمای t1 طول میله ای L1 بود و در دمای  t0>t1)t2)

طول آنها L2 گردد.تغیر طولی كه در میله ایجاد شد متناسب با تغیر دمای آن است.

L=l2-l1

l∞∆t∆<=

از طرفی تغیر طول میله به طول اولیه آن بستگی دارد. l ∞l.∆t 

طول ثانویه میله را از رابطه مقابل می توان بدست آورد:  

هدف از آزمایش:محاسبه ضریب انبساط خطی فلزات

وسایل آزمایش:دستگاه انبساط خطی،دما سنج،منبع حرارتی،قوری،سه پایه،ظرف تولید بخار

روش انجام آزمایش:دستگاه ضریب انبساط طولی لوله ای است كه از طرفین روی دو پایه فلزی

 قرار می گیرد در طرفین لوله دو در پوش لاستیكی وجود دارد و از وسط آنها میله مورد نظر

عبور می كند.دو پیچ در دو طرف و در راستای میله قرار دارند كه می توانند با میله تماس

پیدا كنند.یكی از این پیچ ها به ریزسنجی متصل است كه جابجایی 01/0 میلیمتر اندازه می گیرد

 L1طول میله را با دقت اندازه بگیرید میله را در داخل دستگاه سوار كنید و پس از تعادل حرارتی

با دماسنج دمای اولیه میله را یاداشت كنید ریزسنج را طوری تنظیم كنید كه صفر ریزسنج در ابتدای

مرحله تنظیم شده باشد.ظرف تولید بخار را به دستگاه وصل كنید دمای ثانویه را یاداشت كنید.به

ازای هر 5 درجه افزایش دما ازدیاد طول میله را یاداشت كنید.