Pho.rs: Криогенные температуры

A1 ^1.00 Определите плотность $\rho_N$ жидкого азота. Опишите метод; результаты измерений и расчетов занесите в лист ответов.

B1 ^3.00 Снимите зависимость $m(t)$ массы термостата с азотом от времени и по графику зависимости $m(t)$ определите среднюю скорость испарения азота $\varphi = \Delta m_N/\Delta t$ за время измерения $t \sim 7-10~\text{мин}$.

С1 ^1.00 Предложите методику для определения удельной теплоты парообразования жидкого азота. С помощью рисунков, схем и формул объясните свои действия.

C2 ^2.00 Проведите измерения и рассчитайте значение удельную теплоту парообразования жидкого азота $r_N$.

C3 ^1.00 С помощью уравнения Клапейрона-Клаузиуса, используя справочные данные и данные фазовой $(Т,P)$-диаграммы азота, сделайте теоретическую оценку величины $r_\text{теор}$ удельной теплоты парообразования жидкого азота, считая её постоянной в интервале температур от тройной точки до $\sim 100~\text{К}$. В лист ответов занесите рабочую формулу для расчёта $r_\text{теор}$ и его численное значение.

C4 ^0.20 Сравните теоретическое значение теплоты испарения азота с экспериментальным. Результат сравнения отразите в листе ответов в виде отношения $r_N/r_\text{теор}$. Сделайте вывод.

D1 ^1.50 Определите экспериментально количество теплоты $Q_\text{экс}$, которое получает стальная гайка при нагреве от азотной $T_N$ до температуры $T_0$ тающего льда.

D2 ^1.50 Используя формулу теплоёмкости Эйнштейна, получите теоретическое значение $Q_\text{теор}$. При расчетах считайте, что $e^{\Theta_\text{Э}/T_N} \gg e^{\Theta_\text{Э}/T_0} > 1$.

D3 ^2.00 Подберите значение температуры Эйнштейна $\Theta_\text{Э}$, при котором наилучшим образом выполняется равенство: $Q_\text{экс} = Q_\text{теор}$.

E1 ^1.00 С помощью рисунков, схем, формул опишите методику для оценки величины коэффициента теплопроводности $\kappa$ пенопласта при перепаде температур от комнатной $T_\text{комн}$ до температуры кипения жидкого азота $T_N$.

E2 ^1.50 Проведите измерения и оцените величину коэффициента теплопроводности $\kappa$ пенопласта.

E3 ^0.50 Определите коэффициент теплопроводности воздуха при комнатных условиях, рассчитав его по газокинетической формуле: $\kappa_\text{возд}=\frac{1}{3}\rho c_V \lambda v_T$, где $\rho$ — плотность воздуха, $с_V$ — удельная теплоёмкость воздуха при постоянном объёме, $\lambda$ — длина свободного пробега молекул воздуха, $v_T$ — скорость теплового движения молекул.

E4 ^0.30 Сравните коэффициент теплопроводности пенопласта с коэффициентом теплопроводности воздуха при комнатных условиях.

F1 ^1.00 Оцените температурный коэффициент сопротивления $\alpha$ вольфрама, измерив сопротивление $R(t_\text{комн})$ спирали лампы при комнатной температуре и при температуре тающего льда $R_0$. С помощью рисунков, схем, формул поясните, как вы это делаете.

F2 ^1.00 Экстраполируя линейную зависимость с полученным значением $\alpha$ в область высоких температур, выясните, « работает » ли линейная зависимость $R(t)$ вплоть до рабочей температуры лампы $\sim T_\text{р}$. С помощью рисунков, схем, формул поясните, как вы это проверяете.

F3 ^1.50 Экстраполируя линейную зависимость с полученным значением $\alpha$ в область низких температур, выясните, « работает » ли линейная зависимость $R(t)$ при низких температурах (вплоть до азотной температуры $\sim T_N$). помощью рисунков, схем, формул поясните, как вы это проверяете.

Криогенные температуры

Решение