Протокол по физика – Определяне на специфичния топлинен капацитет по метода на охлаждането: крива на охлаждане на меден еталон и образец от автоматна стомана

Готов лабораторен протокол по материалознание с оформена заглавна таблица, диаграма и разгърната теоретична част. Служи едновременно като образец за подредба и като готов текст. Именно тази двойна употреба го отличава. Студентът получава не само какво да напише, но и как да го разположи на листа. Темата е закаляването на стоманата и обхваща три страници. Началото е заглавна таблица в три части — учебно заведение, катедра с номер на протокола и данни на студента, а отдясно място за подпис на преподавателя. Следва раздел със схема, съдържащ основната диаграма за този предмет. Средището е теоретичната част. Тя не започва направо от темата, а от по-широкото понятие — обяснено е защо изобщо се прилага топлинно въздействие върху метала и кои са трите основни величини на всеки режим. Именно тази подредба прави материала полезен. Трите величини първо са изброени, а после всяка от тях е разгледана поотделно — от какво зависи и как се определя. Особено ценно е обяснението за критичните температури. Посочено е защо те се различават при нагряване и при охлаждане и как се означават в двата случая. Оттам изложението стига до самата тема. Дадено е определението чрез трите последователни действия, а после и целта — трите свойства, които се подобряват. Следва най-важната част — за скоростта на охлаждане. Показано е какво се получава при бавно охлаждане в определен температурен обхват, кои три структури възникват и защо се различават помежду си. После е въведена граничната стойност, при която превръщането протича по друг път, и е обяснено от какво зависи тя. Назована е и структурата, която дава търсената твърдост. Особено практична е частта за температурата на нагряване. Разграничени са два случая според състава, като при всеки е посочено с колко градуса се превишава съответната критична температура и какво се случва при охлаждането. Финалната част описва самото упражнение — в какво се нагряват образците, в какви среди се охлаждат и с какъв уред се измерва резултатът. Преподавателят получава готов протокол, годен за мерило при проверка, а теоретичната част върши работа и като кратък урок. Студентът получава завършена работа с оформена заглавна част, годна за образец при изготвяне на собствен протокол.

Готовият лабораторен протокол по материалознание представя упражнение върху изследването на проводникови материали и е оформен по стандартната структура за отчитане на лабораторна работа – титулна част, задание, теоретична постановка, резултати от измерванията и изчисленията, графики и раздел за анализ и изводи. Заданието включва четири задачи: измерване на съпротивлението на опитните образци при посочените температури и графично представяне на получените зависимости, определяне на температурните коефициенти на съпротивлението за всеки образец в зададения интервал, намиране на средна стойност на коефициента и теоретично изчисляване на съпротивленията при двете гранични температури, както и пресмятане на коефициента на топлопроводност при определена температура въз основа на каталожни данни за специфичното съпротивление. Отличителна страна на този протокол е подробната теоретична постановка, в която изчислителният ход е изведен стъпка по стъпка. Дадени са формулата за температурния коефициент на съпротивлението и нейният вид за произволна температура от интервала, начинът за изчисляване на средната стойност, както и формулата за прогнозиране на съпротивлението, развита в явен вид. Отделно е показано как се процедира при определяне на съпротивлението при нулева температура – чрез най-близката до нея температура на измерване – и при най-високата достигната температура. Приведена е и формулата за коефициента на топлопроводност с пояснение на всички величини, включително стойността на Лоренцовото число и абсолютната температура на образеца. Посочена е и възможността зависимостите да се нанесат върху обща координатна мрежа при използване на отделни числови оси. Практическата част съдържа измерените стойности на съпротивлението при четири температури за няколко образеца – мед, константан, кантал и резистивен слой – както и каталожните стойности на специфичното съпротивление при стайна температура. Следва обобщена таблица с изчислените температурни коефициенти между отделните измервания, осреднената стойност, съпротивленията при двете гранични температури и получения коефициент на топлопроводност. Част от данните за последния образец и разделът за анализ и изводи са оставени за допълване, което позволява протоколът да се използва и като основа за собствена работа. Подходящ е като образец при оформяне на лабораторен протокол, като ориентир за реда на изчисленията и за подготовка за защита на упражнението.

Готов протокол, в който трите части се виждат наведнъж: защо се прави термообработката, какво точно се изисква в упражнението и какви стойности излизат накрая. Протокол от лабораторно упражнение по материалознание върху закаляването и отгряването на стомани. Материалът е оформен по приетия образец, с титулна част, номер на протокола и тема, и е удобен за ориентир при писане на собствен протокол. Теоретичната част започва с определението за закаляване, формулирано чрез фиксирането на определено състояние, и веднага след това посочва кое е условието една сплав изобщо да подлежи на такава обработка. Това условие обяснява защо не всеки материал може да бъде закален. Оттам изложението преминава към четирите въпроса, на които трябва да се отговори при всяко закаляване. Те се отнасят до температурата на нагряване, при която е посочено с колко градуса и спрямо кои линии от диаграмата се избира тя при двата вида сплави, до скоростта и средата на нагряване с причините за тези изисквания, до времето на задържане и накрая до скоростта на охлаждане, при която е указана и диаграмата, по която се работи. Следва частта за обратната обработка, при която е обяснено какво се случва с двете основни свойства при всяка от двете операции и как едната компенсира нежеланата последица от другата. Тук е и названието, с което се обозначава тяхното съчетание, а то е от въпросите, които се задават при защита. Заданието съдържа три точки: наблюдение на ломовете, установяване на влиянието на скоростта на охлаждане върху две конкретни марки стомана и построяване на съответните графики. Опитните резултати са представени в таблица с измерените стойности на твърдостта при три различни охладителни среди за двете марки. Самото подреждане позволява да се види едновременно как се изменя твърдостта при една марка с промяна на средата и как се различават двете марки при една и съща среда. Към резултатите е приложена и графична част. За преподавателя: готов пример за оформяне на протокол по темата. Четирите условия на закаляването се раздават като схема за попълване, а таблицата с резултатите се използва за задача по разчитане и построяване на графика. За студента: цялата теория за упражнението, заедно със заданието и с реални измерени стойности. Подходящ при подготовка за самото упражнение, при оформяне на собствен протокол, при подготовка за защита и за преговор преди изпит.

Четири задания, три образеца и четири температури. Протокол, в който се вижда не само какво е измерено, а и как от измереното се стига до търсените величини. Протокол от лабораторно упражнение върху изследването на диелектрични материали при изменение на температурата на средата. Материалът е оформен по приетия образец, с титулна таблица и с ясно разграничени раздели, което го прави удобен за ориентир при писане на собствен протокол. Заданието е дадено в четири точки и води последователно от измерването към пресмятането. Първата изисква да бъдат измерени две величини при изменение на температурата, втората да се изчисли трета величина за всяка температура и резултатите да се представят графично, третата да се определят температурните коефициенти при две температури от изследвания интервал, а четвъртата да се пресметне коефициентът, който отразява геометричните размери на всеки образец. Теоретичната част обяснява кои са най-важните параметри на един диелектрик и какво показва всеки от тях, като при единия е уточнено при какво условие той изобщо е дефиниран. Оттам е изведен и начинът на измерване: показано е как от известната зависимост за капацитета на плосък кондензатор се отделя множител, зависещ само от размерите на образеца, и как чрез него от измерения капацитет се получава търсената величина. Дадена е и стойността на използваната константа, както и честотата, при която се отчита втората величина. Накрая са записани изразите за двата температурни коефициента. Следват схемата на опитната постановка и самите резултати. Таблицата с резултатите е най-ценната част. В нея са включени три образеца от два различни материала, като за всеки са посочени площта и пресметнатият коефициент. При четири температури от стайна до над седемдесет градуса са дадени измерените стойности на капацитета и на тангенса на ъгъла на загубите, изчислената проницаемост и двата температурни коефициента. Така за всеки образец е налице пълна редица от стойности, по която може да се проследи как се изменят свойствата при нагряване и да се построят поисканите графики. Подредбата позволява и съпоставка в две посоки: между образците от един и същи материал с различни размери и между двата различни материала. За преподавателя: готов пример за оформяне на протокол по темата, включително за начина на представяне на резултатите. Таблицата се използва за задача по изчисляване и построяване на графика, а изводът за поведението на величините при нагряване се извежда от самите числа. За студента: цялата теория за упражнението, заедно с метода на измерване, изразите за пресмятане и реални измерени стойности за три образеца. Подходящ при подготовка за упражнението, при оформяне на собствен протокол, при подготовка за защита и за преговор.

Четири лабораторни упражнения, но не бланки, а завършени протоколи. Всяко от тях е минато докрай: с измерените стойности в таблиците, с начертаните графики и с написаните изводи накрая. Разликата спрямо празно задание е огромна, защото едва след като види попълнен протокол, човек разбира какво точно се иска от него. Четирите упражнения обхващат трите големи групи материали в електрониката плюс готовите елементи, направени от тях. Това е и логиката на подредбата, от материала към изделието. Първото е върху проводниците и поведението им при нагряване. Изследвани са четири различни образеца, сред които чист метал, две съпротивителни сплави и резистивен слой, така че се вижда колко различно реагират. Освен измерванията протоколът стига и до изчислени величини: температурни коефициенти за всеки интервал, средна стойност, теоретично пресметнати съпротивления в краищата на обхвата и коефициент на топлопроводност по каталожни данни. Второто е върху диелектриците при същото условие, промяна на температурата. Тук се работи с два параметъра едновременно и се минава през коефициент, който отчита геометрията на образеца, преди да се стигне до относителната диелектрична проницаемост и до температурния коефициент. Третото е върху магнитните материали и е най-графичното от четирите. В него се снема основната крива на намагнитване, определят се двете характерни величини на хистерезиса и се чертае граничният цикъл, а накрая се изчислява динамичната проницаемост. Четвъртото затваря кръга с готовите елементи. В него се гледа как се променят съпротивлението на различни видове резистори, параметрите на термистор и капацитетът на различни видове кондензатори при нагряване, с отделни графики за относителните изменения. Всеки протокол е по един и същи образец, което прави комплекта удобен за работа. Задание, теоретична постановка, схема на опитната постановка, таблица с резултати, графики и накрая анализ и изводи. Схемите са печатни и ясни, таблиците са с реални числа, а графиките са начертани на милиметрова хартия, така че се вижда и как се нанасят точките и как се прокарва кривата. Най-ценното обаче е последният раздел. Изводите са кратки, по две или три изречения, но показват точно какво се очаква да се забележи от експеримента и как се формулира. Това е частта, която обикновено затруднява най-много, защото в заданието не пише какво да се заключи. Какво получаваш. Четири завършени протокола по един и същ образец. Реални измервания и реални сметки, не примерни числа. Начертани графики за всяко упражнение. И готови формулировки на изводи, по които се вижда какво се очаква да бъде забелязано. За какво служи. За подготовка преди влизане в лабораторията, за да е ясно какво предстои. За разбиране как се обработват измерените данни и как се стига от таблицата до графиката. За проверка на собствените сметки, когато резултатът изглежда странен. И за преговор на понятията преди защита. Понятия: проводникови материали, диелектрични материали, магнитни материали, пасивни електронни елементи, специфично съпротивление, температурен коефициент на съпротивлението, коефициент на топлопроводност, диелектрична проницаемост, тангенс на ъгъла на диелектричните загуби, крива на намагнитване, коерцитивен интензитет, остатъчна магнитна индукция, хистерезисен цикъл, магнитна проницаемост, термистор, температурна чувствителност. Полза за преподавателя: готов образец за това как трябва да изглежда предаден протокол, с попълнени таблици, начертани графики и формулирани изводи, по който се задават изискванията в началото на семестъра. Полза за студента: яснота какво точно се иска във всеки раздел. След прегледа се знае как се попълва таблицата, как се нанасят точките на графиката и в каква посока се мисли, когато се пишат изводите.

Протокол от първото лабораторно упражнение по дисциплината, оформен както трябва: теория, задачи, схема, измервания и обработени резултати в таблица. Протокол по материалознание върху поведението на проводниковите материали при промяна на температурата. Какво съдържа Пет части, подредени в обичайния за протокол ред. Теоретичната част е кратка и по същество. Започва с класификацията на проводниците по агрегатно състояние, после ги разделя по предназначение в няколко групи, като при всяка са посочени конкретни приложения и материали. Следват двете основни характеристики, с формулите за тях и с разчитане на означенията, както и обяснение коя стойност прави един материал по-добър проводник. Отделно е разгледана свръхпроводимостта: при какви условия се получава, какво става със съпротивлението, обратим ли е процесът и в какъв температурен интервал настъпва преходът при повечето метали. Втората част е за топлинните свойства. Включва топлопроводимостта и температурния коефициент на удължението с формулата за него. Към нея са добавени и две явления, които са пряко свързани с темата на упражнението: възникването на напрежение при температурна разлика между двата края на проводник и контактната потенциална разлика при допир на два различни метала. Третата част е схемата на опитната постановка, по която се извършва измерването. Четвъртата изброява четирите задачи за изпълнение: измерване на съпротивленията при зададени температури, определяне на температурния коефициент за всеки образец между всеки две температури, графично представяне на зависимостта и пресмятане на съпротивленията в двата края на интервала. Практическата част Най-ценното в протокола. Дадени са изходните стойности на специфичното съпротивление за използваните материали при началната температура, както и формулите, по които се работи, включително преобразуването към абсолютна температура. Следва голямата таблица с резултатите. В нея са включени четири различни образеца, измерени при шест температури, като за всеки са дадени както измереното съпротивление, така и изчисленият температурен коефициент между съответните две температури. Накрая са добавени средните стойности и пресметнатите съпротивления при двата крайни случая. Тази таблица е полезна и сама по себе си, защото по нея се вижда нещо, което в теорията звучи абстрактно: че при различните материали коефициентът се държи напълно различно, при един от образците е дори с обратен знак, а при друг на места се оказва нула. За учащия: готов образец за оформяне на протокол, с попълнена таблица и с показани изчисления. Подходящ за подготовка на собствен протокол, за преговор преди защита на упражнението, за сверяване на собствените резултати и за подготовка за изпит. За преподавателя: пример за протокол с пълна обработка на данните, по който се проверява докъде е стигнало разбирането за температурната зависимост. Таблицата се раздава с празни колони за изчисленията.