В данной задаче не требуется оценка погрешностей.

Задание

1 Измерьте сопротивление обмотки электромотора $R$. Для этого подайте на мотор напряжение $U=1\ В$ и измерьте протекающий через него ток $I$. В случае отсутствия вращения мотора все поданное напряжение падает на сопротивлении обмоток.

Соберите установку, изображенную на рисунке 1. Налейте в пенопластовый стакан приблизительно $120 ~г$ глицерина. Запишите массу налитого глицерина $m$. Раздвиньте нижнюю лапку штатива и установите в нее стакан таким образом, чтобы его дно стояло на основании штатива. При помощи двух полосок скотча закрепите термометр на внутренней стороне стакана как можно ближе к стенке (рис. 2). Закрепите мотор в верхней лапке штатива, погрузите перемешивающую насадку в глицерин на максимальную глубину, так, чтобы она не касалась термометра, стенок и дна стакана при вращении. Закрепите штатив на столе при помощи струбцины-прищепки. Подключите мотор к источнику питания. Перед началом измерений поставьте обе ручки регулировки силы тока источника в крайнее правое положение (до упора по часовой стрелке) и ручки регулировки напряжения источника в крайнее левое положение (до упора против часовой стрелки).

Не подавайте на мотор напряжение больше 12 В!

2 Измерьте начальную температуру глицерина $T_{нач}$.

3 Включите мотор в цепь и подайте на него напряжение $U_0=12 \ В$. Глицерин в стакане начнет нагреваться за счет работы сил вязкого трения. Записывайте каждую минуту значения напряжения $U$, поданного на мотор, и силы тока $I$, протекающего через него. По истечении $10$ минут перемешивания измерьте температуру глицерина $T_{max}$. Отключите мотор от цепи и проведите измерение зависимости температуры $T(\tau_{о})$ от времени $\tau_{о}$ в процессе остывания еще в течение $15-20$ минут.

4 Постройте график зависимости $T(\tau_о)$ температуры от времени для участка остывания глицерина. Определите угловой коэффициент наклона графика.

5 Рассчитайте, какой должна была бы стать температура глицерина в конце процесса нагревания $T'_{max}$, если бы потерь тепла в течение эксперимента не происходило. Считайте, что мощность теплопотерь во всем диапазоне измеренных температур постоянна.

6 Для каждого измерения в процессе нагревания рассчитайте мощность сил вязкого трения $P_{тр}$, нагревающих глицерин. Считайте, что электрическая мощность $P=IU$, подаваемая на мотор, расходуется на нагревание его обмоток ${Q=P_{обмоток}\Delta \tau_{н}=I^2R\Delta\tau_{н}}$, а также на совершение работы против сил вязкого трения $A_{тр}=P_{тр}\Delta\tau_{н}$.

7 Рассчитайте суммарную работу сил трения $A_{тр}$ в процессе нагревания глицерина.

8 Рассчитайте удельную теплоемкость глицерина $c$.

Оборудование:

1. Лабораторный источник питания
2. Электромотор с насадкой для перемешивания
3. Глицерин в баночке с крышкой
4. Пенопластовый стакан
5. Термометр
6. Секундомер
7. Электронные весы
8. Штатив с двумя лапками
9. Струбцина
10. Малярный скотч
11. Салфетки