Лабораторна робота № 9

Тема. Визначення ККД установки з електричним нагрівником.

Мета. Навчитися визначати коефіцієнт корисної дії (теплову віддачу) установки з електричним нагрівником.

Обладнання: посудина з водою, калориметр, спіраль, мензурка, термометр, годинник, джерело струму, амперметр.

Короткі теоретичні відомості

Коефіцієнт корисної дії (ККД) визначається відношенням корисно викона­ної роботи (енергії) до повної роботи:  

У нашій роботі корисною дією буде нагрівання води електричним стру­мом. Електричну енергію, що йде на нагрівання води, можна визначити за

формулою Q_k = ст (t₂⁰ – t₁⁰), де с - питома теплоємність води, m- маса води, t₁° – початкова температура води,   t₂° – кінцева температура води.

Повна кількість теплоти, що виділяється у нагрівнику з опором R та силою струму I за час нагрівання  t, визначається за формулою закону Джоуля-Ленца:Q = I²R∙t, що дорівнює роботі, виконаній електричним струмом.

 

Лабораторна робота № 8

Тема. Порівняння кількості теплоти при змішуванні води різної температури.

Мета: визначити кількість теплоти, віддану гарячою водою і  отриману холодною водою під час теплообміну та пояснити одержані результати.

Обладнання: калориметр, мензурка з холодною водою, термометр, склянка з гарячою водою (100 г).

Розрахункові формули

 

Q1 = cm1(t1 - t)	– кількість теплоти, віддана гарячою водою, де  с – питома теплоємність води, m1 – маса гарячої води, t1 – її початкова температура, t – температура теплової рівноваги.
Q2 = c2m2(t – t2)	– кількість теплоти, одержана холодною водою, де m = ρV – маса холодної води, t2 – її початкова температура.

 

Хід роботи

1. У калориметр наливаємо зі склянки гарячу воду і вимірюємо температуру t₁, яка встановилася.

2. Вимірюємо початкову температуру t₂  холодної води в мензурці.

3. Вливаємо з мензурки 50 мл холодної води в калориметр і після встановлення теплової рівноваги вимірюємо температуру суміші t.

 

Лабораторна робота  7

Тема. Визначення питомої теплоємності твердого тіла.

Мета: визначити питому теплоємність речовини калориметричним методом.

Обладнання: мензурка з водою, калориметр, термометр, терези з важками, досліджуване тіло, посудина з гарячою водою.

 

Теоретичні відомості

У даній роботі використовується калориметр (від лат. «calor» – тепло і грец. «metreo» – вимірюю). Він складається (див. рис.) з двох тонкостінних циліндричних стаканів 1 і 2, дно меншого відділено від дна більшого циліндра теплоізоляційною підставкою 3. Калориметр закривають теплоізоляційною кришкою 4 з отвором для термометра.

Основною характеристикою калориметра є його теплоємність С = с₁m₁+с_с m_с, де с₁, m₁ – відповідно питома теплоємність води і її маса у меншому стакані, а с_с < c₁ і m_с < m₁, то добутком с_с m_с часто нехтують.

Лабораторна робота № 6

Тема. Визначення ККД похилої площини.

Мета: переконатися, що корисна робота менша за повну при використанні похилої площини; дослідити, від чого залежить ККД похилої площини.

Обладнання: гладенька дошка,  динамометр, дерев’яний брусок, набір тягарців масою по 0,1 кг кожний, лінійка або мірна стрічка, смужка цупкого паперу.

Хід роботи

1. Вимірюємо динамометром вагу бруска:

 

P =  ________________________

 

2. Встановлюємо дошку в лапці штатива під нахилом і вимірюємо довжину і висоту похилої площини.

 

l  = __________  h = _______________

 

3. Прикріпивши динамометр до бруска, рівномірно рухаємо його вгору по похилій площині. При цьому динамометр не повинен ковзати по площині. Відмічаємо покази динамометра:

 

F = ________________________

Лабораторна робота 

Тема. Визначення виштовхувальної сили, яка діє на занурене в рідину тіло.

Мета: визначити на досліді архімедову силу та встановити її залежність від об’єму та густини рідини.

Обладнання: динамометр, два тіла неправильної форми різного об’єму, мензурка, нитка, склянка з чистою водою.

 

Теоретичні відомості

За допомогою динамометра визначають вагу тіла в повітрі P₁, а потім, зануривши тіло в рідину, визначають вагу тіла в цій рідині P₂.

Виштовхувальна сила: F_A = P₁ – P₂

Розрахувати архімедову силу можна за формулою F_A = ρ_в gV, де ρ_в – густина чистої води, V – об’єм зануреного тіла.

Лабораторна робота

Тема. З’ясування умови рівноваги важеля.

Мета: дослідити властивості важеля, з’ясувати, при якому співвідношенні сил та їх плечей важіль знаходиться в рівновазі.

Обладнання: штатив з муфтою і лапкою, важіль, набір вантажів по 1 Н, лінійка, динамометр.

Теоретичні відомості

Важіль знаходиться в рівновазі, якщо він не повертається під дією прикладених до нього сил. Такий стан важеля буде тоді, коли між значеннями прикладених сил та їх плечами буде обернено пропорціональна залежність

Лабораторна робота 

Тема. Вимірювання коефіцієнта тертя ковзання.

Мета: експериментально визначити коефіцієнт тертя дерев’яного бруска, що ковзає.

Обладнання: динамометр, дерев’яний брусок, дерев’яна дошка, набір тягарців масою по 0,1 кг.

Теоретичні відомості

Сила тертя, що діє на брусок при рівномірному русі по дерев’яній дошці, дорівнює силі тяги з боку динамометра  F_тер = F.

 

Лабораторна робота 

Тема. Градуювання пружини та вимірювання сили динамометром.

Мета: навчитися градуювати пружину, отримувати шкалу з певною ціною поділки та вимірювати сили.

Обладнання: динамометр, шкалу якого закрито смужкою паперу, набір важків, вагою 1 Н, штатив з муфтою, лапкою, брусок та інші тіла, вагу яких треба визначити.

Хід роботи

1. Закріплюємо динамометр із закритою шкалою вертикально в лапці штатива. Відмічаємо олівцем горизонтальною рискою положення покажчика динамометра – це буде нульова поділка шкали.
2. Підвішуємо до гачка динамометра важок з набору. Він розтягує пружину з силою 1 Н. Нове положення покажчика динамометра також відмічаємо горизонтальною рискою на паперовій смужці.

Лабораторна робота 

Тема. Вимірювання швидкості руху тіла.

Мета: ознайомитись з поняттям швидкості та середньої швидкості механічного руху.

Обладнання: дерев’яна дошка, штатив з лапкою, лінійка, модель дитячого автомобіля (або кулька), секундомір (електронний).

 

Хід роботи

1. Закріпіть один кінець дерев’яної дошки у лапці штатива на висоті 10 см (h₁) над поверхнею парти (див рис.). Інший кінець дошки покладіть на парту.