Director de locuri de muncă.
Partea 2

Sortare De bază Ușor mai întâi Greu mai întâi Popularitate Cele mai noi mai întâi Cele mai vechi mai întâi
Faceți testul pentru aceste sarcini
Înapoi la catalogul de locuri de muncă
Versiune pentru imprimare și copiere în MS Word

În procesul de fierbere a unui lichid, preîncălzit până la punctul de fierbere, energia transmisă acestuia merge

1) pentru a crește viteza medie a moleculelor

2) pentru a crește viteza medie de mișcare a moleculelor și pentru a depăși forțele de interacțiune dintre molecule

3) să depășească forțele de interacțiune dintre molecule fără a crește viteza medie a mișcării lor

4) să crească viteza medie de mișcare a moleculelor și să crească forțele de interacțiune între molecule

Decizie.

La fierbere, temperatura lichidului nu se modifică, dar are loc procesul de trecere la o altă stare de agregare. Formarea unei alte stări de agregare are loc odată cu depășirea forțelor de interacțiune dintre molecule. Constanța temperaturii înseamnă și constanța vitezei medii a moleculelor.

Raspuns: 3

Sursa: GIA în Fizică. val principal. Opțiunea 1313.

Un vas deschis cu apă este plasat într-un laborator, care menține o anumită temperatură și umiditate. Viteza de evaporare va fi egală cu viteza de condensare a apei din vas

1) numai dacă temperatura în laborator este mai mare de 25 °C

2) numai cu condiția ca umiditatea din laborator să fie de 100%

3) numai cu condiția ca temperatura în laborator să fie mai mică de 25 ° C, iar umiditatea aerului să fie mai mică de 100%

4) la orice temperatură și umiditate în laborator

Decizie.

Viteza de evaporare va fi egală cu viteza de condensare a apei din vas numai dacă umiditatea în laborator este de 100%, indiferent de temperatură. În acest caz, se va observa echilibrul dinamic: câte molecule s-au evaporat, același număr s-a condensat.

Răspunsul corect este numerotat 2.

Raspuns: 2

Sursa: GIA în Fizică. val principal. Opțiunea 1326.

1) pentru a încălzi 1 kg de oțel cu 1 °C, este necesar să cheltuiți 500 J de energie

2) pentru a încălzi 500 kg de oțel cu 1 °C, este necesar să consumați 1 J de energie

3) pentru a încălzi 1 kg de oțel la 500 °C, este necesar să consumați 1 J de energie

4) pentru a încălzi 500 kg de oțel cu 1 °C, este necesar să cheltuiți 500 J de energie

Decizie.

Capacitatea termica specifica caracterizeaza cantitatea de energie care trebuie impartita unui kilogram dintr-o substanta din care consta corpul, pentru a-l incalzi cu un grad Celsius. Astfel, pentru a încălzi 1 kg de oțel cu 1 °C, este necesar să consumați 500 J de energie.

Răspunsul corect este numerotat 1.

Raspunsul 1

Sursa: GIA în Fizică. val principal. Orientul îndepărtat. Opțiunea 1327.

Capacitatea termică specifică a oțelului este de 500 J/kg °C. Ce inseamna asta?

1) când 1 kg de oțel este răcit cu 1 ° C, se eliberează energie de 500 J

2) când 500 kg de oțel sunt răcite cu 1 ° C, se eliberează energie de 1 J

3) la răcirea a 1 kg de oțel la 500 ° C, se eliberează energie de 1 J

4) la răcirea a 500 kg de oțel, se eliberează 500 J de energie cu 1 ° C

Decizie.

Capacitatea termică specifică caracterizează cantitatea de energie care trebuie transmisă unui kilogram de substanță pentru a o încălzi cu un grad Celsius. Astfel, pentru a încălzi 1 kg de oțel cu 1 °C, este necesar să consumați 500 J de energie.

Răspunsul corect este numerotat 1.

Raspunsul 1

Sursa: GIA în Fizică. val principal. Orientul îndepărtat. Opțiunea 1328.

Regina Magadeeva 09.04.2016 18:54

În manualul clasei a VIII-a, definiția mea a capacității termice specifice arată astfel: o mărime fizică egală numeric cu cantitatea de căldură care trebuie transferată unui corp cu o masă de 1 kg pentru ca temperatura acestuia să se schimbe! cu 1 grad. Soluția spune că este necesară capacitatea termică specifică pentru a se încălzi cu 1 grad.

1. Grafic temperatura (t i) (de exemplu t 2) în funcție de timpul de încălzire (t, min). Verificați dacă este atinsă starea de echilibru.

3. Calculați valorile și lnA numai pentru modul staționar, introduceți rezultatele calculelor în tabel.

4. Construiți un grafic al dependenței de x i , luând ca origine poziția primului termocuplu x 1 = 0 (coordonatele termocuplurilor sunt indicate pe instalație). Desenați o linie dreaptă prin punctele date.

5. Să se determine tangenta medie a pantei sau

6. Folosind formula (10), ținând cont de (11), calculați conductivitatea termică a metalului și determinați eroarea de măsurare.

7. Folosind o carte de referință, determinați metalul din care este fabricată tija.

întrebări de testare

1. Ce fenomen se numește conductivitate termică? Notează-i ecuația. Ce caracterizează gradientul de temperatură?

2. Care este purtătorul de energie termică în metale?

3. Ce mod se numește staționar? Obțineți ecuația (5) care descrie acest mod.

4. Deduceți formula (10) pentru coeficientul de conductivitate termică.

5. Ce este un termocuplu? Cum poate fi folosit pentru a măsura temperatura într-un anumit punct al tijei?

6. Care este metoda de măsurare a conductibilității termice în această lucrare?

Laboratorul #11

Fabricarea și calibrarea unui senzor de temperatură bazat pe un termocuplu

Obiectiv: familiarizarea cu metoda de fabricare a unui termocuplu; fabricarea și calibrarea unui senzor de temperatură bazat pe un termocuplu; folosind o sondă de temperatură pentru a determina punctul de topire al aliajului de lemn.

Introducere

Temperatura este o mărime fizică care caracterizează starea de echilibru termodinamic al unui sistem macroscopic. În condiții de echilibru, temperatura este proporțională cu energia cinetică medie a mișcării termice a particulelor corpului. Gama de temperaturi la care au loc procesele fizice, chimice și alte procese este extrem de largă: de la zero absolut la 10 11 K și mai sus.

Temperatura nu poate fi măsurată direct; valoarea sa este determinată de modificarea temperaturii unei proprietăți fizice a substanței care este convenabilă pentru măsurare. Astfel de proprietăți termometrice pot fi: presiunea gazului, rezistența electrică, dilatarea termică a unui lichid, viteza de propagare a sunetului.

La construirea unei scale de temperatură, valoarea temperaturii t 1 și t 2 este atribuită la două puncte fixe de temperatură (valoarea parametrului fizic măsurat) x \u003d x 1 și x \u003d x 2, de exemplu, punctul de topire al gheții și punctul de fierbere al apei. Diferența de temperatură t 2 - t 1 se numește intervalul principal de temperatură al scalei. Scala de temperatură este o relație numerică funcțională specifică a temperaturii cu valorile proprietății termometrice măsurate. Este posibil un număr nelimitat de scale de temperatură, care diferă în proprietatea termometrică, dependența acceptată t(x) și temperaturile punctelor fixe. De exemplu, există scale Celsius, Réaumur, Fahrenheit și altele. Dezavantajul fundamental al scalelor empirice de temperatură este dependența lor de substanța termometrică. Acest neajuns este absent în scala de temperatură termodinamică bazată pe a doua lege a termodinamicii. Pentru procesele de echilibru, egalitatea este adevărată:

unde: Q 1 - cantitatea de căldură primită de sistem de la încălzitor la temperatura T 1; și Q 2 - cantitatea de căldură dată frigiderului la o temperatură de T 2. Rapoartele nu depind de proprietățile fluidului de lucru și fac posibilă determinarea temperaturii termodinamice din valorile Q 1 și Q 2 disponibile pentru măsurători. Se obișnuiește să se ia în considerare T 1 \u003d 0 K - la temperaturi zero absolut și T 2 \u003d 273,16 K în punctul triplu al apei. Temperatura pe scara termodinamică este exprimată în grade Kelvin (0 K). Introducerea lui T 1 = 0 este o extrapolare și nu necesită implementarea zeroului absolut.

Când se măsoară temperatura termodinamică, se folosește de obicei una dintre consecințele stricte ale celei de-a doua legi a termodinamicii, care conectează o proprietate termodinamică măsurată convenabil cu temperatura termodinamică. Printre astfel de relații: legile unui gaz ideal, legile radiației corpului negru etc. Într-o gamă largă de temperaturi, aproximativ de la punctul de fierbere al heliului până la punctul de solidificare al aurului, cele mai precise măsurători de temperatură termodinamică sunt furnizate de un termometru cu gaz.

În practică, măsurarea temperaturii pe o scară termodinamică este dificilă. Valoarea acestei temperaturi este de obicei marcată pe un termometru secundar convenabil, care este mai stabil și mai sensibil decât instrumentele care reproduc scara termodinamică. Termometrele secundare sunt calibrate în funcție de puncte de referință foarte stabile, ale căror temperaturi, conform scalei termodinamice, sunt găsite în prealabil prin măsurători extrem de precise.

În această lucrare, un termocuplu (contactul a două metale diferite) este folosit ca termometru secundar, iar temperaturile de topire și fierbere ale diferitelor substanțe sunt folosite ca puncte de referință. Proprietatea termometrică a unui termocuplu este diferența de potențial de contact.

Un termocuplu este un circuit electric închis care conține două joncțiuni a doi conductori metalici diferiți. Dacă temperatura joncțiunilor este diferită, atunci curentul electric datorat forței termoelectromotoare va curge în circuit. Valoarea forței termoelectromotoare e este proporțională cu diferența de temperatură:

unde k este const dacă diferența de temperatură nu este foarte mare.

Valoarea lui k nu depășește de obicei câteva zeci de microvolți pe grad și depinde de materialele din care este fabricat termocuplul.

Exercitiul 1. Fabricarea termocuplurilor

Studiul vitezei de răcire a apei într-un vas

in diverse conditii

A executat comanda:

Numărul echipei:

Iaroslavl, 2013

Scurtă descriere a parametrilor studiului

Temperatura

Conceptul de temperatură corporală pare la prima vedere simplu și de înțeles. Toată lumea știe din experiența de zi cu zi că există corpuri calde și reci.

Experimentele și observațiile arată că atunci când două corpuri intră în contact, dintre care noi îl percepem pe unul ca fiind fierbinte și pe celălalt ca rece, au loc modificări ale parametrilor fizici atât ai primului cât și ai celui de-al doilea corp. „Mărimea fizică măsurată de un termometru și aceeași pentru toate corpurile sau părțile corpului care sunt în echilibru termodinamic între ele se numește temperatură.” Când termometrul este adus în contact cu corpul studiat, vedem diferite tipuri de schimbări: o „coloană” de lichid se mișcă, volumul de gaz se schimbă etc. Dar în curând echilibrul termodinamic se stabilește în mod necesar între termometru și corp - o stare în care toate cantitățile care caracterizează aceste corpuri: masele, volumele, presiunile lor și așa mai departe. Din acest moment, termometrul arată nu numai temperatura proprie, ci și temperatura corpului studiat. În viața de zi cu zi, cel mai comun mod de a măsura temperatura este cu un termometru lichid. Aici, proprietatea lichidelor de a se extinde atunci când sunt încălzite este folosită pentru a măsura temperatura. Pentru a măsura temperatura unui corp, se pune în contact un termometru cu acesta, se realizează un proces de transfer de căldură între corp și termometru până la stabilirea echilibrului termic. Pentru ca procesul de măsurare să nu modifice în mod semnificativ temperatura corpului, masa termometrului trebuie să fie semnificativ mai mică decât masa corpului a cărui temperatură este măsurată.

Schimb de caldura

Aproape toate fenomenele din lumea exterioară și diferitele modificări ale corpului uman sunt însoțite de o schimbare a temperaturii. Fenomenele de transfer de căldură ne însoțesc toată viața de zi cu zi.

La sfârșitul secolului al XVII-lea, celebrul fizician englez Isaac Newton a emis ipoteza: „Viteza transferului de căldură între două corpuri este cu atât mai mare, cu atât temperaturile lor diferă mai mult (prin rata transferului de căldură înțelegem modificarea temperaturii pe unitatea de timp). ). Transferul de căldură are loc întotdeauna într-o anumită direcție: de la corpurile cu o temperatură mai ridicată la corpurile cu una mai joasă. Suntem convinși de acest lucru prin numeroase observații, chiar și la nivel casnic (o lingură într-un pahar de ceai se încălzește, iar ceaiul se răcește). Când temperatura corpurilor se egalizează, procesul de transfer de căldură se oprește, adică se instalează echilibrul termic.

O afirmație simplă și de înțeles că căldura se transferă independent doar de la corpurile cu o temperatură mai mare la corpurile cu o temperatură mai scăzută, și nu invers, este una dintre legile fundamentale în fizică și se numește legea a II-a a termodinamicii, această lege a fost formulată. în secolul al XVIII-lea de către omul de știință german Rudolf Clausius.

Studiuviteza de răcire a apei într-un vas în diferite condiții

Ipoteză: Presupunem că viteza de răcire a apei într-un vas depinde de stratul de lichid (ulei, lapte) turnat pe suprafața apei.

Ţintă: Determinați dacă stratul de suprafață de unt și stratul de suprafață de lapte afectează viteza de răcire a apei.

Sarcini:
1. Studiază fenomenul de răcire cu apă.

2. Determinați la timp dependența temperaturii de răcire a apei cu stratul de ulei de suprafață, scrieți rezultatele într-un tabel.

3. Determinați la timp dependența temperaturii de răcire a apei cu un strat superficial de lapte, scrieți rezultatele într-un tabel.

4. Construiți grafice de dependență, analizați rezultatele.

5. Faceți o concluzie despre ce strat de suprafață de pe apă are o influență mai mare asupra vitezei de răcire a apei.

Echipamente: sticla de laborator, cronometru, termometru.

Planul de experiment:
1. Determinarea valorii diviziunii scalei termometrului.

2. Măsurați temperatura apei în timpul răcirii la fiecare 2 minute.

3. Măsurați temperatura când apa cu stratul de ulei superficial se răcește la fiecare 2 minute.

4. Măsurați temperatura când apa cu stratul superficial de lapte se răcește la fiecare 2 minute.

5. Înregistrați rezultatele măsurătorilor într-un tabel.

6. Conform tabelului, desenați grafice ale dependențelor temperaturii apei în timp.

8. Analizați rezultatele și prezentați rațiunea lor.

9. Faceți o concluzie.

Finalizarea lucrării

Mai întâi, am încălzit apă în 3 pahare la o temperatură de 71,5⁰C. Apoi am turnat ulei vegetal într-unul dintre pahare și lapte în celălalt. Uleiul se întinde pe suprafața apei, formând un strat uniform. Uleiul vegetal este un produs extras din materii prime vegetale și format din acizi grași și substanțe înrudite. Lapte amestecat cu apă (formând o emulsie), aceasta a indicat că laptele fie a fost diluat cu apă și nu corespunde conținutului de grăsime menționat pe ambalaj, fie a fost făcut dintr-un produs uscat și, în ambele cazuri, proprietățile fizice ale schimbarea laptelui. Laptele natural nediluat cu apă în apă este colectat într-un cheag și nu se dizolvă de ceva timp. Pentru a determina timpul de răcire a lichidelor, am fixat temperatura de răcire la fiecare 2 minute.

Masa. Studiul timpului de răcire a lichidelor.

lichid
apă, t,⁰С
apă cu ulei, t,⁰С
apă cu lapte, t,⁰С

Conform tabelului, vedem că condițiile inițiale în toate experimentele au fost aceleași, dar după 20 de minute de experiment, lichidele au temperaturi diferite, ceea ce înseamnă că au viteze de răcire diferite ale lichidului.

Acest lucru este arătat mai clar în grafic.

În planul de coordonate cu axele, punctele marcate temperatura și timpul afișează relația dintre aceste mărimi. Făcând media valorilor, trageți o linie. Graficul arată o dependență liniară a temperaturii de răcire a apei de timpul de răcire în diferite condiții.

Calculați viteza de răcire a apei:

a) pentru apă

0-10 min (ºС/min)

10-20 min (ºС/min)
b) pentru apa cu strat superficial de ulei

0-10 min (ºС/min)

10-20 min (ºС/min)
b) pentru apa cu lapte

0-10 min (ºС/min)

10-20 min (ºС/min)

După cum se poate vedea din calcule, apa cu ulei s-a răcit cel mai lent. Acest lucru se datorează faptului că stratul de ulei nu permite apei să schimbe intens căldură cu aerul. Aceasta înseamnă că schimbul de căldură al apei cu aerul încetinește, viteza de răcire a apei scade, iar apa rămâne mai fierbinte mai mult timp. Acesta poate fi folosit atunci când gătiți, de exemplu, când gătiți pastele, după fierbere apă, adăugați ulei, pastele se vor găti mai repede și nu se vor lipi.

Apa fără aditivi are cea mai mare viteză de răcire, ceea ce înseamnă că se va răci mai repede.

Concluzie: astfel, am verificat experimental că stratul superficial de ulei are un efect mai mare asupra vitezei de răcire a apei, viteza de răcire scade și apa se răcește mai lent.

(cantitatea de căldură transferată lichidului atunci când este încălzit)

1. Sistemul de acțiuni pentru obținerea și prelucrarea rezultatelor măsurării timpului de încălzire a lichidului la o anumită temperatură și modificarea temperaturii lichidului:

1) verificați dacă trebuie introdusă o modificare; dacă da, introduceți un amendament;

2) determinați câte măsurători ale unei cantități date trebuie făcute;

3) întocmește un tabel pentru înregistrarea și prelucrarea rezultatelor observațiilor;

4) să facă numărul specificat de măsurători ale unei mărimi date; înregistrați rezultatele observațiilor într-un tabel;

5) găsiți valoarea măsurată a mărimii ca medie aritmetică a rezultatelor observațiilor individuale, ținând cont de regula cifrei de rezervă:

6) calculați modulele abaterilor absolute ale rezultatelor măsurătorilor individuale de la medie:

7) găsiți o eroare aleatorie;

8) găsiți eroarea instrumentală;

9) găsiți eroarea de citire;

10) găsiți eroarea de calcul;

11) găsiți eroarea absolută totală;

12) înregistrați rezultatul indicând eroarea absolută totală.

2. Sistemul de acțiuni pentru trasarea graficului de dependență Δ t = f(Δ τ ):

1) desenați axele de coordonate; notează axa absciselor Δ τ , cu, iar axa y este Δ t, 0 С;

2) selectați scalele pentru fiecare dintre axe și aplicați scale pe axe;

3) descrieți intervalele de valori Δ τ și Δ t pentru fiecare experiență;

4) trageți o linie netedă, astfel încât să curgă în interiorul intervalelor.

3. OI nr. 1 - apă cântărind 100 g la o temperatură inițială de 18 0 С:

1) pentru a măsura temperatura, vom folosi un termometru cu o scară de până la 100 0 С; pentru a măsura timpul de încălzire, vom folosi un cronometru mecanic de șaizeci de secunde. Aceste instrumente nu necesită ajustări;

2) la măsurarea timpului de încălzire la o temperatură fixă, sunt posibile erori aleatorii. Prin urmare, vom efectua 5 măsurători ale intervalelor de timp atunci când sunt încălzite la aceeași temperatură (în calcule, aceasta va tripla eroarea aleatorie). La măsurarea temperaturii, nu s-au găsit erori aleatorii. Prin urmare, vom presupune că eroarea absolută de determinare t, 0 C este egal cu eroarea instrumentală a termometrului utilizat, adică valoarea diviziunii scalei 2 0 C (Tabelul 3);

3) faceți un tabel pentru înregistrarea și procesarea rezultatelor măsurătorilor:

numărul de experiență
Δt, 0 C	18±2	25±2	40±2	55±2	70±2	85±2	100±2
τ 1 , s		29,0	80,0	145,0	210,0	270,0	325,0
t2, s		25,0	90,0	147,0	205,0	265,0	327,0
t 3 s		30,0	85,0	150,0	210,0	269,0	330,0
t4, s		27,0	89,0	143,0	202,0	272,0	330,0
t5, s		26,0	87,0	149,0	207,0	269,0	329,0
tav, s		27,4	86,2	146,8	206,8	269,0	328,2

4) rezultatele măsurătorilor efectuate se înscriu în tabel;

5) media aritmetică a fiecărei măsurători τ calculat și indicat în ultimul rând al tabelului;

pentru temperatura 25 0 C:

7) găsiți o eroare de măsurare aleatorie:

8) eroarea instrumentală a cronometrului în fiecare caz se găsește ținând cont de cercurile complete realizate de mâna a doua (adică dacă un cerc complet dă o eroare de 1,5 s, atunci o jumătate de cerc dă 0,75 s, iar 2,3 cercuri). - 3,45 s). În primul experiment Δ t si= 0,7 s;

9) eroarea de citire a unui cronometru mecanic se ia egală cu o diviziune a scalei: Δ t despre= 1,0 s;

10) eroarea de calcul în acest caz este zero;

11) calculați eroarea absolută totală:

Δ t = Δ tC + Δ t si + Δ t0 + Δ t B= 4,44 + 0,7 + 1,0 + 0 = 6,14 s ≈ 6,1 s;

(aici rezultatul final este rotunjit la o cifră semnificativă);

12) notați rezultatul măsurării: t= (27,4 ± 6,1) s

6 a) calculăm modulele abaterilor absolute ale rezultatelor observațiilor individuale de la medie pentru temperatura 40 0 ​​С:

Δ t si= 2,0 s;

t despre= 1,0 s;

Δ t = Δ tC + Δ t si + Δ t0 + Δ t B= 8,88 + 2,0 + 1,0 + 0 = 11,88 s ≈ 11,9 s;

t= (86,2 ± 11,9) s

pentru temperatura 55 0 С:

Δ t si= 3,5 s;

t despre= 1,0 s;

Δ t = Δ tC + Δ t si + Δ t0 + Δ t B= 6,72 + 3,5 + 1,0 + 0 = 11,22 s ≈ 11,2 s;

t= (146,8 ± 11,2) s

pentru temperatura 70 0 С:

Δ t si= 5,0 s;

t despre= 1,0 s;

Δ t= Δ tC + Δ t si + Δ t0 + Δ t B= 7,92 + 5,0 + 1,0 + 0 = 13,92 s ≈ 13,9 s;

12 c) notează rezultatul măsurării: t= (206,8 ± 13,9) s

pentru temperatura 85 0 С:

Δ t si= 6,4 s;

9 d) eroare de citire a cronometrului mecanic Δt о = 1,0 s;

Δt = Δt C + Δt și + Δt 0 + Δt B = 4,8 + 6,4 + 1,0 + 0 = 12,2 s;

t= (269,0 ± 12,2) s

pentru temperatura 100 0 С:

Δ t si= 8,0 s;

t despre= 1,0 s;

10 e) eroarea de calcul în acest caz este zero;

Δ t = Δ tC + Δ t si + Δ t0 + Δ t B= 5,28 + 8,0 + 1,0 + 0 = 14,28 s ≈ 14,3 s;

t= (328,2 ± 14,3) s.

Rezultatele calculelor sunt prezentate sub forma unui tabel, care arată diferențele dintre temperaturile finale și inițiale din fiecare experiment și timpul de încălzire a apei.

4. Să construim un grafic al dependenței schimbării temperaturii apei de cantitatea de căldură (timp de încălzire) (Fig. 14). La trasare, în toate cazurile, este indicat intervalul de eroare de măsurare a timpului. Grosimea liniei corespunde erorii de măsurare a temperaturii.

Orez. 14. Graficul dependenței schimbării temperaturii apei de timpul încălzirii acesteia

5. Stabilim că graficul pe care l-am primit este similar cu graficul proporționalității directe y=kx. Valoarea coeficientului kîn acest caz, este ușor de determinat din grafic. Prin urmare, în sfârșit putem scrie Δ t= 0,25A τ . Din graficul construit, putem concluziona că temperatura apei este direct proporțională cu cantitatea de căldură.

6. Repetați toate măsurătorile pentru OI nr. 2 - ulei de floarea soarelui.
În tabel, în ultimul rând, sunt date rezultatele medii.

t, 0C	18±2	25±2	40±2	55±2	70±2	85±2	100±2
t1, c		10,0	38,0	60,0	88,0	110,0	136,0
t2, c		11,0	36,0	63,0	89,0	115,0	134,0
t3, c		10,0	37,0	62,0	85,0	112,0	140,0
t4, c		9,0	38,0	63,0	87,0	112,0	140,0
t5, c		12,0	35,0	60,0	87,0	114,0	139,0
t cf, c		10,4	36,8	61,6	87,2	112,6	137,8

6) calculați modulele de abateri absolute ale rezultatelor observațiilor individuale de la medie pentru temperatura 25 0 С:

1) găsiți o eroare de măsurare aleatorie:

2) eroarea instrumentală a cronometrului în fiecare caz se constată la fel ca în prima serie de experimente. În primul experiment Δ t si= 0,3 s;

3) eroarea de citire a unui cronometru mecanic se ia egală cu o diviziune a scalei: Δ t despre= 1,0 s;

4) eroarea de calcul în acest caz este zero;

5) calculați eroarea absolută totală:

Δ t = Δ tC + Δ t si + Δ t0 + Δ t B= 2,64 + 0,3 + 1,0 + 0 = 3,94 s ≈ 3,9 s;

6) notează rezultatul măsurării: t= (10,4 ± 3,9) s

6 a) Calculăm modulele abaterilor absolute ale rezultatelor observațiilor individuale de la medie pentru temperatura 40 0 ​​С:

7 a) găsim o eroare de măsurare aleatorie:

8 a) eroare instrumentală a cronometrului în al doilea experiment
Δ t si= 0,8 s;

9 a) eroare de citire a cronometrului mecanic Δ t despre= 1,0 s;

10 a) eroarea de calcul în acest caz este zero;

11 a) calculăm eroarea absolută totală:

Δ t = Δ tC + Δ t si + Δ t0 + Δ t B= 3,12 + 0,8 + 1,0 + 0 = 4,92 s ≈ 4,9 s;

12 a) notează rezultatul măsurării: t= (36,8 ± 4,9) s

6 b) calculăm modulele abaterilor absolute ale rezultatelor observațiilor individuale de la medie pentru temperatura 55 0 С:

7 b) găsim o eroare de măsurare aleatorie:

8 b) eroare instrumentală a cronometrului în acest experiment
Δ t si= 1,5 s;

9 b) eroare de citire a cronometrului mecanic Δ t despre= 1,0 s;

10 b) eroarea de calcul în acest caz este zero;

11 b) calculăm eroarea absolută totală:

Δ t = Δ tC + Δ t si + Δ t0 + Δ t B= 3,84 + 1,5 + 1,0 + 0 = 6,34 s ≈ 6,3 s;

12 b) notați rezultatul măsurării: t= (61,6 ± 6,3) s

6 c) calculăm modulele abaterilor absolute ale rezultatelor observațiilor individuale de la medie pentru temperatura 70 0 С:

7 c) găsim o eroare de măsurare aleatorie:

8 c) eroare instrumentală a cronometrului în acest experiment
Δ t si= 2,1 s;

9 c) eroare de citire a cronometrului mecanic Δ t despre= 1,0 s;

10 c) eroarea de calcul în acest caz este zero;

11 c) calculăm eroarea absolută totală:

Δ t = Δ tC + Δ t si + Δ t0 + Δ t B= 2,52 + 2,1 + 1,0 + 0 = 5,62 s ≈ 5,6 s;

12 c) notează rezultatul măsurării: t = (87,2 ± 5,6) s

6 d) calculați modulele de abateri absolute ale rezultatelor observațiilor individuale de la medie pentru temperatura 85 0 С:

7 d) găsim o eroare de măsurare aleatorie:

8 d) eroare instrumentală a cronometrului în acest experiment
Δ t si= 2,7 s;

9 d) eroare de citire a cronometrului mecanic Δ t despre= 1,0 s;

10 d) eroarea de calcul în acest caz este zero;

11 d) calculăm eroarea absolută totală:

Δ t = Δ tC + Δ t si + Δ t0 + Δ t B= 4,56 + 2,7 + 1,0 + 0 = 8,26 s ≈ 8,3;

12 d) notează rezultatul măsurării: t= (112,6 ± 8,3) s

6 e) calculați modulele de abateri absolute ale rezultatelor observațiilor individuale de la medie pentru temperatura 100 0 С:

7 e) găsim o eroare de măsurare aleatorie:

8 e) eroare instrumentală a cronometrului în acest experiment
Δ t si= 3,4 s;

9 e) eroare de citire a cronometrului mecanic Δ t despre= 1,0 s;

10 e) eroarea de calcul în acest caz este zero.

11 e) calculăm eroarea absolută totală:

Δ t = Δ tC + Δ t si + Δ t0 + Δ t B= 5,28 + 3,4 + 1,0 + 0 = 9,68 s ≈ 9,7 s;

12 e) notează rezultatul măsurării: t= (137,8 ± 9,7) s.

Rezultatele calculelor sunt prezentate sub forma unui tabel, care arată diferențele dintre temperaturile finale și inițiale din fiecare experiment și timpul de încălzire a uleiului de floarea soarelui.

7. Să construim un grafic al dependenței schimbării temperaturii uleiului de timpul de încălzire (Fig. 15). La trasare, în toate cazurile, este indicat intervalul de eroare de măsurare a timpului. Grosimea liniei corespunde erorii de măsurare a temperaturii.

Orez. 15. Graficul dependenței schimbării temperaturii apei de timpul încălzirii acesteia

8. Graficul construit este similar cu un grafic cu o relație direct proporțională y=kx. Valoarea coeficientului kîn acest caz, este ușor de găsit din grafic. Prin urmare, în sfârșit putem scrie Δ t= 0,6A τ .

Din graficul construit, putem concluziona că temperatura uleiului de floarea soarelui este direct proporțională cu cantitatea de căldură.

9. Formulăm răspunsul la PZ: temperatura lichidului este direct proporțională cu cantitatea de căldură primită de organism atunci când este încălzit.

Exemplul 3. PZ: setați tipul de dependență a tensiunii de ieșire față de rezistor R n asupra valorii rezistenței echivalente a secțiunii circuitului AB (problema este rezolvată pe o configurație experimentală, a cărei diagramă schematică este prezentată în Fig. 16).

Pentru a rezolva această problemă, trebuie să efectuați următorii pași.

1. Întocmește un sistem de acțiuni pentru obținerea și prelucrarea rezultatelor măsurării rezistenței echivalente a unei secțiuni de circuit și a tensiunii la sarcină R n(A se vedea secțiunea 2.2.8 sau secțiunea 2.2.9).

2. Elaborați un sistem de acțiuni pentru reprezentarea grafică a dependenței tensiunii de ieșire (de un rezistor R n) din rezistența echivalentă a secțiunii de circuit AB.

3. Selectați ROI No. 1 - o secțiune cu o anumită valoare R n1și efectuează toate acțiunile planificate la paragrafele 1 și 2.

4. Alegeți o dependență funcțională cunoscută în matematică, al cărei grafic este similar cu curba experimentală.

5. Notați matematic această dependență funcțională pentru sarcină R n1și să formuleze pentru ea răspunsul la sarcina cognitivă.

6. Selectați ROI No. 2 - un segment al aeronavei cu o valoare de rezistență diferită R H2și efectuează același sistem de acțiuni cu acesta.

7. Selectați o dependență funcțională cunoscută în matematică, al cărei grafic este similar cu curba experimentală.

8. Notați matematic această dependență funcțională pentru rezistență R H2și formulați pentru el răspunsul la sarcina cognitivă.

9. Formulați o relație funcțională între mărimi într-o formă generalizată.

Raport privind identificarea tipului de dependență a tensiunii de ieșire de rezistență R n din rezistența echivalentă a secțiunii circuitului AB

(furnizat într-o versiune prescurtată)

Variabila independentă este rezistența echivalentă a secțiunii circuitului AB, care este măsurată folosind un voltmetru digital conectat la punctele A și B ale circuitului. Măsurătorile au fost efectuate la limita de 1000 ohmi, adică precizia măsurării este egală cu prețul cifrei celei mai puțin semnificative, care corespunde cu ±1 ohm.

Variabila dependentă a fost valoarea tensiunii de ieșire luată la rezistența de sarcină (punctele B și C). Un voltmetru digital cu o descărcare minimă de sutimi de volt a fost folosit ca dispozitiv de măsurare.

Orez. 16. Schema montajului experimental pentru studierea tipului de dependență a tensiunii de ieșire de valoarea rezistenței echivalente a circuitului

Rezistența echivalentă a fost modificată folosind tastele Q 1 , Q 2 și Q 3 . Pentru comoditate, starea pornită a tastei va fi notată cu „1”, iar starea oprită cu „0”. În acest lanț sunt posibile doar 8 combinații.

Pentru fiecare combinație, tensiunea de ieșire a fost măsurată de 5 ori.

Următoarele rezultate au fost obținute în timpul studiului:

Numărul de experiență	Stare cheie	Rezistenta echivalenta R E, Ohm	Tensiune de ieșire, ieși, AT
U 1,LA	U 2, AT	U 3, AT	U 4, AT	U 5, AT
Q 3 Q 2 Q 1
	0 0 0		0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
	0 0 1	800±1	1,36	1,35	1,37	1,37	1,36
	0 1 0	400±1	2,66	2,67	2,65	2,67	2,68
	0 1 1	267±1	4,00	4,03	4,03	4,01	4,03
	1 0 0	200±1	5,35	5,37	5,36	5,33	5,34
	1 0 1	160±1	6,70	6,72	6,73	6,70	6,72
	1 1 0	133±1	8,05	8,10	8,05	8,00	8,10
	1 1 1	114±1	9,37	9,36	9,37	9,36	9,35

Rezultatele procesării experimentale a datelor sunt prezentate în următorul tabel:

№	Q 3 Q 2 Q 1	R E, Ohm	U Mier, AT	U cf.înv. , AT	Δ U Mier, AT	Δ U și, AT	Δ U despre, AT	Δ U in, AT	Δ U, AT	U, AT
	0 0 0		0,00	0,00	0,00	0,01	0,01	0,00	0,02	0,00±0,02
	0 0 1	800±1	1,362	1,36	0,0192	0,01	0,01	0,002	0,0412	1,36±0,04
	0 1 0	400±1	2,666	2,67	0,0264	0,01	0,01	0,004	0,0504	2,67±0,05
	0 1 1	267±1	4,02	4,02	0,036	0,01	0,01	0,00	0,056	4,02±0,06
	1 0 0	200±1	5,35	5,35	0,036	0,01	0,01	0,00	0,056	5,35±0,06
	1 0 1	160±1	6,714	6,71	0,0336	0,01	0,01	0,004	0,0576	6,71±0,06
	1 1 0	133±1	8,06	8,06	0,096	0,01	0,01	0,00	0,116	8,06±0,12
	1 1 1	114±1	9,362	9,36	0,0192	0,01	0,01	0,002	0,0412	9,36±0,04

Construim un grafic al dependenței tensiunii de ieșire de valoarea rezistenței echivalente U = f(R E).

La construirea unui grafic, lungimea liniei corespunde erorii de măsurare Δ U, individual pentru fiecare experiment (eroare maximă Δ U= 0,116 V, ceea ce corespunde la aproximativ 2,5 mm pe grafic la scara selectată). Grosimea liniei corespunde erorii de măsurare a rezistenței echivalente. Graficul rezultat este prezentat în Fig. 17.

Orez. 17. Graficul dependenței tensiunii de ieșire

din valoarea rezistenței echivalente din secțiunea AB

Graficul seamănă cu un grafic invers proporțional. Pentru a verifica acest lucru, graficăm dependența tensiunii de ieșire de valoarea reciprocă a rezistenței echivalente U = f(1/R E), adică din conductivitate σ lanţuri. Pentru comoditate, datele pentru acest grafic vor fi prezentate sub forma următorului tabel:

Graficul rezultat (Fig. 18) confirmă ipoteza de mai sus: tensiunea de ieșire la rezistența de sarcină R n1 invers proporțional cu rezistența echivalentă a secțiunii circuitului AB: U = 0,0017/R E.

Alegem un alt obiect de studiu: RI Nr.2 - o alta valoare a rezistentei la sarcina R H2și efectuați aceiași pași. Obținem un rezultat similar, dar cu un coeficient diferit k.

Formulăm răspunsul la PZ: tensiunea de ieșire la rezistența de sarcină R n invers proporțional cu valoarea rezistenței echivalente a unei secțiuni de circuit format din trei conductoare conectate în paralel, care pot fi incluse într-una dintre cele opt combinații.

Orez. 18. Graficul dependenței tensiunii de ieșire de conductivitatea secțiunii circuitului AB

Rețineți că schema luată în considerare este convertor digital-analogic (DAC) - un dispozitiv care convertește un cod digital (binar în acest caz) într-un semnal analogic (în acest caz, tensiune).

Planificarea activităților pentru rezolvarea sarcinii cognitive nr. 4

Determinarea experimentală a unei valori specifice a unei mărimi fizice specifice (soluția problemei cognitive nr. 4) poate fi efectuată în două situații: 1) metoda de găsire a mărimii fizice specificate este necunoscută și 2) metoda de găsire a acestei mărimi are deja dezvoltate. În prima situație, este nevoie de a dezvolta o metodă (sistem de acțiuni) și de a selecta echipamente pentru implementarea sa practică. În a doua situație, este necesar să se studieze această metodă, adică să se afle ce echipament trebuie utilizat pentru implementarea practică a acestei metode și care ar trebui să fie sistemul de acțiuni, a cărui execuție secvențială va permite obținerea unui valoarea specifică a unei cantități specifice într-o anumită situație. Comun ambelor situații este exprimarea mărimii cerute în termeni de alte mărimi, a căror valoare poate fi găsită prin măsurare directă. Se spune că în acest caz persoana face o măsurătoare indirectă.

Valorile cantităților obținute prin măsurare indirectă sunt inexacte. Acest lucru este de înțeles: se bazează pe rezultatele măsurătorilor directe, care sunt întotdeauna inexacte. În acest sens, sistemul de acțiuni pentru rezolvarea sarcinii cognitive nr. 4 trebuie să includă în mod necesar acțiuni de calcul a erorilor.

Pentru găsirea erorilor măsurătorilor indirecte au fost dezvoltate două metode: metoda limitelor de eroare și metoda limitelor. Luați în considerare conținutul fiecăruia dintre acestea.

Metoda legată de eroare

Metoda legată de eroare se bazează pe diferențiere.

Fie cantitatea măsurată indirect la este o funcție a mai multor argumente: y = f(X 1 , X 2 , …, X N).

Cantitati X 1, X 2, ..., X n măsurată prin metode directe cu erori absolute Δ X 1,Δ X2, …,Δ X N. Ca urmare, valoarea la va fi găsit și cu o eroare Δ y.

De obicei Δ x1<< Х 1, Δ X 2<< Х 2 , …, Δ X N<< Х n , Δ y<< у. Prin urmare, putem merge la valori infinitezimale, adică înlocuim Δ X 1,Δ X2, …,Δ XN,Δ y diferenţialele lor dX 1, dX 2, ..., dX N, dy respectiv. Apoi eroarea relativă

eroarea relativă a unei funcții este egală cu diferența logaritmului ei natural.

În partea dreaptă a egalității, în loc de diferențe de variabile, se înlocuiesc erorile absolute ale acestora, iar în locul cantităților în sine, valorile lor medii. Pentru a determina limita superioară a erorii, însumarea algebrică a erorilor este înlocuită cu aritmetică.

Cunoscând eroarea relativă, găsiți eroarea absolută

Δ la= ε tu ּu,

unde în loc de laînlocuiți valoarea obținută în urma măsurării

U ism = f (<X 1>, <Х 2 >, ..., <Х n > ).

Toate calculele intermediare sunt efectuate conform regulilor de calcule aproximative cu o cifră de rezervă. Rezultatul final și erorile sunt rotunjite conform regulilor generale. Răspunsul este scris ca

Y = Y măsura± Δ La; ε y \u003d...

Expresiile pentru erori relative și absolute depind de tipul funcției y. Principalele formule care sunt adesea întâlnite în munca de laborator sunt prezentate în Tabelul 5.

Pentru această sarcină, puteți obține 2 puncte la examen în 2020

Sarcina 11 din USE în fizică este dedicată elementelor de bază ale termodinamicii și teoriei cinetice moleculare. Tema generală a acestui bilet este explicarea diferitelor fenomene.

Sarcina 11 a examenului de stat unificat de fizică este întotdeauna construită în același mod: elevului i se va oferi un grafic sau o descriere a oricărei dependențe (eliberarea de energie termică atunci când un corp este încălzit, o modificare a presiunii gazului în funcție de temperatură sau densitate, orice procese într-un gaz ideal). După aceea, sunt date cinci afirmații, direct sau indirect legate de tema biletului și reprezentând o descriere textuală a legilor termodinamice. Dintre acestea, elevul trebuie să selecteze două afirmații pe care le consideră adevărate, corespunzătoare condiției.

Sarcina 11 a examenului de stat unificat la fizică îi sperie de obicei pe studenți, deoarece conține o mulțime de date digitale, tabele și grafice. De fapt, este teoretic, iar elevul nu va trebui să calculeze nimic atunci când răspunde la întrebare. Prin urmare, de fapt, această întrebare de obicei nu provoacă dificultăți speciale. Totuși, elevul trebuie să-și evalueze în mod adecvat abilitățile și nu este recomandat să „rămâi treaz” la a unsprezecea sarcină, deoarece timpul de finalizare a întregului test este limitat la un anumit număr de minute.