آزمایش اندازه گیری عدد ژول به روش الكتریكی
هدف آزمایش: اندازهگیری ضریب تبدیل انرژی به حرارت.
وسایل آزمایش: بدنه كالريمتر، درپوش ویژه کالریمتر ژول الکتریکی، رئوستا 200 اهمي، دماسنج جيوهاي دقيق، منبع تغذیه AC-DC واریابل ( )، مولتيمتر دستی دیجیتال (2عدد)، پک کامل پرتهای آزمایشگاهی با نری 4 میلیمتری، كرنومتر.
تئوری آزمایش
هرگاه به دو سر یك مقاومت، ولتاژ اعمال شود از این مقاومت جریان عبور میكند، انرژی الكتریكی اتلاف شده در زمان بصورت گرما ظاهر میشود.
ضریب تبدیل این انرژی به حرارت، عدد معادل مكانیكی گرما، نامیده میشود.
اگر فرض كنیم اتلاف گرمایی بسیار ناچیز باشد میتوان تصور كرد كه تمام این گرما در داخل كالریمتر صرف افزایش دمای آب و اجزای داخل كالریمتر شده است. در صورتیكه جرم آب برابر و ارزش آبی كالریمتر باشد، خواهیم داشت:
(1)
بنابراین برای داریم:
(2)
كه در اين رابطه انرژي الكتريكي را بايستي بر حسب كالري در رابطه قرار دهيم:
روش آزمایش
ابتدا كالریمتر را كاملاً خشك كرده سپس جرم آن را به كمك ترازو اندازه بگیرید. سپس مقداری آب داخل كالریمتر بریزید تا مقاومت الكتریكی كاملاً در داخل آب قرار گیرد. حال مجدداً كالریمتر را وزن كرده جرم آن را بدست آورید. بدین ترتیب جرم آب داخل كالریمتر برابر خواهد بود با:
اكنون مداری مطابق شكل (1) ببندید. دماسنج را در محلی كه در وسط كالریمتر برای آن تعبیه شده است قرار دهید. مایع را با همزن مدتی هم بزنید و كمی صبر كنید تا دماسنج دمای ثابتی را نشان دهد . آنگاه كرنومتر را همزمان با وصل مدار بوسیله كلید به كار اندازید (درمدت عبور جریان آب داخل كالریمتر را به هم بزنید).
شكل (1)
پس از اینكه دما حدود 5 درجه سانتیگراد افزایش یافت كرنومتر و كلید را همزمان قطع كنید، با همزن آن را مدتی بهم بزنید تا دماسنج به دمای تعادل برسد. نتایج خود را در جدولی مانند جدول زیر ثبت كنید و توسط رابطه (2) عدد را محاسبه نمایید.
برای اندازهگیری مقاومت ( ) عدد خوانده شده از ولتمتر ( ) را بر عدد خوانده شده از آمپرمتر ( ) تقسیم نمایید.