Обробка результатів вимірювання. 1. Згідно з (21), тобто у регулярному режимі охолодження зразка є лінійною функцією часу з сталою а

1. Згідно з (21) , тобто у регулярному режимі охолодження зразка є лінійною функцією часу з сталою а. За даними Таблиці 1 можна знайти кутовий коефіцієнт . Для знаходження проміжку часу у якому реалізується регулярний режим для кожного із зразків будуємо за Таблицею 1 графіки залежності . По графікам знаходимо проміжки часу регулярного режиму, тобто ті ділянки графіків де неозброєним оком видно їх лінійність(точки розміщені рівномірно біля деякої прямої). В знайденому проміжку точок методом найменших квадратів знаходимо темпи охолодження t та границі довірчих інтервалів Dt для випробуваних зразків.

2. За формулою (23) для кожного із зразків розраховуємо питому теплоємність С, відповідну молярну теплоємність С_m (3) та границі їх довірчих інтервалів. Рекомендуємо за еталон узяти зразок міді.

3. Для довідки приводимо значення питомих, молярних теплоємкостей та молярних мас деяких твердих тіл при високих температурах (Таблиця 2) та питомої теплоємності міді при різних температурах (Таблиця 3). Ці величини можна використати для порівняння одержаних значень теплоємності з тими значеннями, що одержані в науково-дослідних лабораторіях.

4. Результати обчислень записати у вигляді

, при Р=0.95

5. Проаналізуйте одержані результати і висновки запишіть до протоколу.

Таблиця 2

Речовина	m (кг/моль)	С (Дж/кг К)	Сm (Дж/мольК)
мідь	0.064		24.96
алюміній	0.027		23.76
залізо	0.056		25.59
графіт	0.012

 

Таблиця 3

температура, К
теплоємність

Контрольні запитання

1. Дати визначення теплоємності та вивести формулу класичної молярної теплоємності твердого тіла.

3. Дайте визначення поняття фонон. Чому дорівнює середня енергія фонона на частоті w?

4. Як обчислюється енергія кристала та його теплоємність за Дебаєм?

5. Опишіть будову регулярного С-калориметра та регулярний режим охолодження зразка твердого тіла в ньому.

6. В чому полягає методика експерименту із застосуванням С-калориметра?

7. Опишіть хід та обробку вимірювань у лабораторній роботі.

ВИВЧЕННЯ СТАТИСТИЧНИХ ЗАКОНОМІРНОСТЕЙ ФІЗИЧНИХ ПРОЦЕСІВ НА ПРИКЛАДІ РАДІОАКТИВНОГО ФОНУ

Мета роботи

вивчити статистичні властивості інтенсивності радіоактивного фону, викликані його флуктуаціями.

Прилади та обладнання

лічильник Гейгера-Мюллера, перерахувальний прилад, секундомір.

Короткі відомості

При будь-якому вимірюванні фізичної величини результат досліду дещо відрізняється від дійсного значення фізичної величини. Похибки вимірювання складаються з похибок за рахунок недосконалої методики вимірювання, недостатньої точності калібровки приладів (систематичні похибки) та випадкових похибок експерименту, що змінюють свою величину і знак від досліду до досліду. Одним із видів випадкових похибок є статистичні похибки, викликані флуктуаціями інтенсивності радіоактивного фону.

Флуктуацією фізичної величини х, що характеризує систему, називається відхилення істинного значення цієї величини від її середнього значення

, (1)

пов'язаного з імовірнісним характером процесу зміни стану системи.

Імовірністю появи певної події є границя відношення числа її появи до числа проведених випробувань N, якщо N прямує до нескінченності

. (2)

Звичайно, під границею розуміють, що число випробувань N є скінченим і достатньо великим. Достовірна подія має ймовірність рівну 1.

Мірою флуктуації є середній квадрат відхилення від середнього, що називається дисперсією фізичної величини

, (3)

де

.

Радіоактивний фон на поверхні Землі має своїм джерелом вторинне космічне випромінювання та випромінювання, що створюється за рахунок наявності на поверхні Землі радіонуклідів.

Інтенсивність космічного випромінювання (космічного фону) - це число частинок, що проходять за одиницю часу через одиничну поверхню в напрямку нормалі до неї.

Радіонукліди - атоми нестійких ізотопів елементів, ядра яких довільно розпадаються, випромінюючи електрони, позитрони, a-частинки (ядра атома гелію) та g-випромінювання. Розпад радіонуклідів має імовірнісний характер і при вимірюванні його інтенсивності спостерігаються флуктуації.

Розрізнюють первинне та вторинне космічне випромінювання. Первинне випромінювання спостерігається над поверхнею Землі на висоті ³ 50 км. Походження первинного випромінювання - галактичне. Воно являє собою на 90% потік протонів великої енергії (у середньому» 10⁹-10¹³еВ) і надвисоких енергій (» 10²¹еВ), біля 7% a-частинок та невелика частка більш важких елементів. Інтенсивність та склад первинного випромінювання сталі. При наближенні до поверхні Землі частинки первинного випромінювання взаємодіють з атмосферою і на висотах £ 20 км первинне випромінювання стає за складом вторинним і, в основному, складається з електронів, позитронів та g-квантів. В незначній кількості в ньому присутні майже всіх інші відомі елементарні частинки. Утворення частинок вторинного випромінювання має імовірнісний характер і при вимірюванні його інтенсивності спостерігаються також флуктуації.