آزمایش سوم

1) نام آزمایش: برسی عدد ژول

2) هدف آزمایش : بدست آوردن عدد ژول به روش الکتریکی

3) وسایل : منبع تغذیه- آمپر متر- ولت متر- مقاومت ثابت- رئوستا- کالری متر – مزور – سیم های رابط

4) شرح وسایل :

منبع تغذیه : دستگاهی است که ولتاژ برق شهری را میگیرد و هم نوع جریان را تغییر میدهد هم مقدار ولتاژ را

منبع تغذیه می تواند متناوب یا مستقیم یا هر دو کارایی رو داشته باشد

منبع تغذیه مستقیم برق 220 ولت شهری را میگیرد و به برق با ولتاژ کمتر تبدیل میکند

حامد امام پور

آمپر متر:برای اندازه گیری جریان استفاده میشود و در مدار به صورت سری وصل میشود

ولت متر : وسیله ای برای اندازه گیری ولتاژ یا اختلاف پتانسیل است و به صورت موازی در مدار قرار میگیرد

رئوستا :از رئوستا برای تنظیم جریان مدار استفاده میشود

رئوستا دارای 3 سر میباشد . یک سر که به لغزنده متصل است و دو دو سر ثابت

هنگام استفاده باید مدار به یکی از سر های ثابت و سر لغزنده متصل شود

در صورتی که به هر دو سر ثابت متصل شود دیگر تبدیل به مقاومت ثابت میشود

این وسیله از یک سیم بلند تشکیل شده که یک لغزنده روی آن حرکت میکند که با حرکت آن طول سیم تغیر میکند

مقاومت با طول سیم رابطه ی مستقیم دارد

حامد امام پور

سیم های رابط : برای برقراری اتصال الکتریکی بین المان ها و مدار استفاده میشود

5) تئوری آزمایش : عدد ژول را هم ارز مکانیکی گرما یا هم ارز کار و گرما هم میگویند

مقدار نسبت کار انجام شده به گرمای حاصل از آن کار همواره مقدار ثابتی است که به این مقدار عدد ژول گوییم

J=W/Q

اگر w و Q هر دو بر حسب ژول باشند این نسبت برابر 1 میشود

اما اگر کار انجام شده بر حسب ژول و گرما بر حسب کالری اندازه گیری شود این نسبت عددی غیر از یک میشود که این را به عنوان عدد ژول اصلی در نظر میگیریم

-اگر ما مقاومتی مثل  R داشته باشیم و جریان I را در مدت t ثانیه از آن عبور دهیم و ولتاژ و جریان را اندازه بگیریم w از فرمول زیر بدست میاید

W=RI2T          or      W=VIT

-در استفاده از کالری متر باید از دو اصل پیروی کنیم

1:اصل صفرم ترمودینامیک:هرگاه چند سیستم در مجاورت هم دیگر قرار داشته باشند تا زمانی که بین آنها اختلاف دما وجود داشته باشد تبادل گرمایی یا انتقال گرما صورت میگیرد

2:تا زمان هم دما شدن از اصل تعادل گرمایی استفاده میکنیم

-اصل تعادل گرمایی: مقدار گرمایی که یک یا چند سیستم از دست میدهند برابر است با مقدار گرمایی که یک یا چند سیستم بدست می آورد

در این آزمایش مقاومت گرما از دست میدهد و آب و خود کالری متر گرما میگیرد

Q=Qw + Qcal

Q: مقدار گرمایی که مقاومت از دست میدهد که در اینجا همان Q فرمول است

Qw:مقدار گرمایی که آب بدست می آورد

Qcal: مقدار گرمایی که کالری متر بدست می آورد

که میتوانیم به جای قسمت مشخص شده از ارزش آبی اسفاده کنیم

-ارزش آبیA : عبارت است از مقدار آبی که ظرفیت گرمایی آن معادل ظرفیت گرمایی جسم مورد نظر ماست که در این صورت فرمول ما به این صورت میشود:

حامد امام پور

علائم اختصاری در مدار

6) شرح آزمایش :

1:کالری متر را کاملا خشک میکنیم و توسط مزور (استوانه ی مدرج ) 250گرم آب داخل کالری متر میریزیم

2:مدار را میبندیم . برای بستن مدار ما باید شکل مدار را داشته باشیم که برای این کار از علائم اختصاری باید استفاده کنیم. برای بستن مدار همواره از منبع تغذیه شروع میکنیم بعد وسایلی را که باید سری قرار گیرند وصل میکنیم و به وسیله ی سیم های رابط این ها را به سر دیگر منبع تغذیه وصل میکنیم.

در جریان مستقیم وسایل الکتریکی ما دارای قطب های مثبت و منفی میشوند و این مهم است که کدام قطب مثبت و کدام منفی میشود

-قطب مثبت را در وسایل با رنگ قرمز   و قطب منفی را با رنگ آبی یا مشکی نمایش میدهند

-بعد از قرار دادن وسایل سری نوبت وصل کردن وسایل موازی به مدار میرسد

*برای آمپر متر وقتی از سر مثبت منبع تغذیه حرکت کنیم و به آمپر متر می رسیم به سر مثبت آن سیم را وصل میکنیم

**برای ولت متر نیز وقتی از قطب منفیه منبع تغذیه حرکت میکنیم و به ولت متر میرسیم باید وارد قطب منفی ولت متر شویم

شکل مدار به صورت زیر است

حامد امام پور

3:مدار توسط استاد کنترل شد

4:منبع تغذیه را به برق شهر متصل کردیم

5:توسط رئوستا جریان را روی 3 آمپر تنظیم کردیم

6:جریان را قطع کردیم و با استفاده از همزن آب داخل کالری متر را هم زدیم و دمای تتا 1 را اندازه گرفتیم

7:جریان را دوباره وصل کردیم و همزمان با وصل جریان زمان را با کرنومتر اندازه میگیریم.

باید 30 دقیقه منتظر بمانیم و راس 30 دقیقه بدون تاخیر جریان را قطع کنیم

10 ثانیه مانده به اتمام زمان شروع به همزدن آب میکنیم و پس از قطع شدن جریان هم به این کار ادامه میدهیم تا دمای آب به حداکثر میزان خود برسد و این دما تتا 2 ی ما میشود

در طی این 30 دقیقه 6 بار ولتاژ و جریان را اندازه میگیریم و از میانگین آنها برای بدست آوردن عدد ژول استفاده میکینم

-         نحوه ی خواندن آمپر متر و ولت متر به این صورت است که ما باید برای هر کدام ضریبی را بدست بیاوریم و ضرب در عددی که وسیله نشان میدهد بکنیم تا عدد اصلی بدست آید

-         ضریب= رنج دستگاه( تقسیم بر) عدد انتهای درجه بندی

-         برای امپر متر 1=3/3

-         برای ولت متر 5=3/15

حالا با داشتن تمام پارامتر ها از فرمول زیر عدد ژول را بدست می آوریم

حامد امام پور

7) نتیجه گیری :