С. Д. Варламов А. Р. Зильберман

Экспериментальные задачи физических олимпиад
101
связанная с испарением, очень сильно и нелинейно зависит
от температуры, а потери теплоты через дно и боковые стенки
не так сильно зависят от температуры. Практика показывает,
что мощность этих потерь пропорциональна разности темпе-
ратур сосуда и окружающей среды.
В течение этого эксперимента нужно каким-то способом
перемешивать воду в сосуде, чтобы во всём сосуде она была
одинаковой. На графике зависимости температуры от вре-
мени можно обнаружить «полочку», которая соответствует
процессу затвердевания вещества в сосуде.
Найти «точки» начала и завершения процесса затверде-
вания можно методом экстраполяции, так как «полочка» не
имеет чётких «изломов». По времени этого процесса и мощ-
ности тепловых потерь можно вычислить теплоту плавления
вещества.
Для определения удельной теплоёмкости вещества можно
пользоваться известными способами, которые описаны в ре-
шениях других задач.
Сосуды с газом
(
10—1—2007
)
Известно, что в «чёрном ящике» — коробке, прикреплён-
ной к столу, — находится два соединённых короткой трубкой
сосуда. Один из них внутри ящика сообщается с атмосферой,
из другого трубка выведена из «чёрного ящика» наружу.
Внутри одного из сосудов находится поршень, который может
без трения перемещаться вдоль стенок сосуда.
Предлагается нарисовать схему «чёрного ящика» и с по-
мощью выданного оборудования узнать, каковы объёмы
V
1
и
V
2
каждого из сосудов в ящике.
Оборудование
:
1) шприц на 20 мл (без иглы), который можно «подклю-
чать» к пластиковой трубке и «отключать» от неё;
2) пластиковая трубка с затычкой, предназначенная для
изготовления манометра. Затычку можно вставлять в трубку
и вынимать из неё;
3) в баночке — зелёная жидкость, предназначенная для
изготовления манометра;
4) зажим, позволяющий пережимать трубку;

102
Часть 2
5) тройник и резиновые муфты;
6) «чёрный ящик» с выходящей из него трубкой;
7) измерительная лента с миллиметровыми делениями,
прикреплённая к столу;
8) несколько кусочков прозрачной липкой ленты (для
крепления манометра к столу).
Примечание
: в качестве описанных в условии задачи
сосудов с поршнем без трения использовались (1-й сосуд)
длинная пластиковая трубка и (2-й сосуд) резиновый ша-
рик (резиновая оболочка «воздушного шарика»), помещён-
ный в пластиковую коробочку с жёсткими стенками и с
отверстиями в стенках для сообщения с атмосферой. Гибкие
стенки резинового шарика играли роль поршня, который
перемещается без трения вдоль стенок модельного сосуда.
Размеры резиновой оболочки шарика и размеры коробочки
были подобраны так, что, когда шарик занимал весь объём
коробочки, его резиновые стенки ещё не были растянуты,
то есть не требовалось избыточного давления воздуха, чтобы
раздуть шарик до максимального допустимого объёма.
Решение
. Из длинной пластиковой трубки, затычки и зе-
лёной жидкости изготавливается самодельный манометр. Он
укладывается на стол вдоль ленты с миллиметровыми деле-
ниями. Вход манометра подключается к одной из трёх тру-
бочек тройника. К двум другим выходам тройника подклю-
чаются через короткие отрезки пластиковой трубки шприц
и «чёрный ящик». Зажимом снабжается трубка, соединяю-
щая тройник и шприц. Шприц можно отключать от труб-
ки, заполнять воздухом при атмосферном давлении или из-
бавляться от воздуха путём перемещения поршня и вновь
подключать к трубке, то есть можно изменять количество
воздуха, находящегося в отделённой от атмосферы части
установки. Можно «откачивать» воздух или дополнительно
«накачивать» воздух внутрь.
Измеряя количество добавленного или изъятого воздуха,
и регистрируя показания манометра, можно обнаружить, что
в некотором диапазоне эти показания не меняются и соот-
ветствуют равенству давлений внутри и снаружи. Отметив
положение, которому соответствует момент начала умень-
шения давления воздуха внутри при откачке воздуха, мы

жүктеу/скачать 1,21 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: