Описание экспериментальной установки и порядок

Проведения опыта

Схемы экспериментальной установки и ее рабочего участка представлены на рисунке.

Обозначения элементов установки:

1 – кнопка включения установки; 2 – кнопка включения компрессора; 3 – кнопка включения электронагревателя; 4 – ротаметр; 5 – цифровой прибор 2ТПМО; 6 – тумблер включения прибора 2ТПМО; 7 – тумблер переключения измерения напряжений U_o и U_н; 8 – разъемы для подключения вольтметра; 9 – вольтметр; 10 – соединительные провода; 11 – компрессор; 12 – холодильник; 13 – стеклянная трубка; 14 – сосуд Дюара; 15 – нагреватель; 16 – образцовое сопротивление; 17 – выпускное отверстие; 18 – источник постоянного тока; 19, 20 – термопары; 21 – регуляторы напряжения; 22 – кнопки подключения термопар к прибору 2ТПМО

Воздух из помещения лаборатории компрессором 11 подается через спиральную трубку – холодильник 12 и ротаметр 4 по стеклянной трубке 13 в сосуд Дюара 14. В трубке 13 находится нихромовый нагреватель 15, к которому последовательно подключено образцовое сопротивление 16 (R_o=0,1 Ом). Проходя через трубку 13, воздух нагревается и удаляется из сосуда Дюара 14 через отверстие 17 в помещение лаборатории. Нагреватель 15 подсоединен к источнику постоянного тока 18. Напряжение на нагревателе 15 (U_н) и напряжение на образцовом сопротивлении 16 (U_o) измеряются вольтметром 9. Температуры воздуха на входе в сосуд Дюара t₁ и на выходе из него t₂ измеряются с помощью термопар 19 и 20, подключенных к цифровому прибору 5 (2ТПМО).

а) б)

Экспериментальная установка (а) и схема ее рабочей части (б)

Порядок проведения опыта

1. Подсоединить вольтметр 9 с помощью проводов 10 к разъемам 8 на передней панели стенда и поставить его регулятор в режим измерения напряжения постоянного тока до 20 В.

2. Кнопкой 1 подключить установку к электропитанию.

3. Кнопкой 2 включить компрессор.

4. Кнопкой 6 включить прибор измерения температур.

5. Тумблер 7 установить в положение U_н.

6. Включить питание электронагревателя кнопкой 3 на блоке источника постоянного тока 18 и установить на нем регуляторами 21, ориентируясь по прибору 9, первоначальное напряжение U_н=4 В (тумблер 7 в положении U_н).

7. Переключить тумблер 7 в положении U_о и замерить по прибору 9 напряжение на образцовом сопротивлении. Значения напряжений U_н и U_о записать в журнал наблюдений.

8. Через 2 – 3 минуты, когда холодный воздух выйдет из сосуда, а сам сосуд Дюара прогреется внутри, снять значения температур на входе t₁ и выходе из сосуда t₂ по прибору 5, подключая соответствующие термопары кнопками 22. Записать эти температуры и показания ротаметра 4 по отметкам его шкалы (N – число делений) в журнал наблюдений.

9. Пункты 5 – 8 повторить для последующих значений напряжения на нагревателе. По указанию преподавателя напряжения устанавливаются в диапазоне от 6 до 14 В. Замеры рекомендуется производить через 3 – 5 минут после установки каждого напряжения.

10. Выключение установки ведется путем последовательных отключений: нагревателя – регуляторами 21 и кнопкой 3; компрессора – кнопкой 2; электропитания – кнопкой 1; прибора 9 – отсоединением проводов 10.

Примечание. При необходимости выполнения повторной серии опытов установка должна быть охлаждена посредством включения компрессора при выключенном нагревателе.

После неполного охлаждения установки также можно выполнять опыты, но необходимо установить такое напряжение U_н на нагревателе, которое обеспечит нагрев воздуха выше температуры на выходе из сосуда Дюара, ориентируясь на температуру t₂ и напряжение U_н по результатам предыдущих испытаний.

Журнал наблюдений

Дата «__»______200 г. Подпись преподавателя ___________

Подпись студента ________________

Атмосферное давление В=__ мм рт. ст.

Показания термометра в лаборатории t_о=__ ^oC

Опыт	Uн, В	Uо, мВ	t1, оС	t2, оС	N, число делений

В журнале наблюдений N – число делений на шкале ротаметра, соответствующее положению его поплавка во время опыта.