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.

Три страници, в които едно лабораторно упражнение е доведено докрай – от теорията зад явлението до седем измервания и получен коефициент. Титулната част е стандартната – висше училище, филиал, катедра, номер на протокола, тема и незапълнени полета за студентски данни, което позволява файлът да послужи и като бланка. Теоретичните бележки са кратки, но покриват всичко необходимо. Обяснено е как се образува измервателният термоелемент и са изброени няколко конкретни двойки метали и сплави, използвани за целта. Записан е изразът за възникващото напрежение, с пояснение на участващите величини и на коефициента. Отделно е описан самият метод на градуиране – защо е необходимо, коя спойка се поддържа при постоянна температура и коя се изменя, колко опита се правят и какво се отчита при всеки. Посочени са и двата възможни начина за определяне на коефициента: чрез формулата и чрез снемане от графиката. Задачата е формулирана точно, с изброяване на трите изисквани резултата – таблица, графика и коефициент, като за последния е указано и как се разглежда той геометрично. Изпълнението е в три части. Първата е попълнена таблица със седем измервания и четири колони: пореден номер, отчетена температура, температурна разлика и измерено напрежение. Под таблицата е записано и как се получава разликата. Втората част указва върху какво се построява графиката, а третата съдържа самото определяне на търсения коефициент. Стойността е в реалните данни. Седемте двойки стойности са достатъчни, за да се построи права и да се провери линейността на зависимостта – а именно това е същината на упражнението. Студентът получава готова структура с попълнени резултати, по която да оформи собствения си протокол. Преподавателят – образец, показващ докъде трябва да стигне разработката по това упражнение, годен и за раздаване като пример преди лабораторното занятие.

Лабораторен протокол по метод, който стои в основата на цялото учение за сплавите. Без него нито една диаграма на състоянието не би могла да бъде построена. Именно това го прави важен. Темата не е странична, а е онази, от която произлизат всички останали диаграми, изучавани по-нататък в курса. Материалът обхваща две страници. Началото е заглавна част, оформена в няколко реда — учебно заведение, катедра, вид на упражнението, данни на студента, място за ръководител, номер на протокола и накрая темата. Теоретичната част започва с определението на метода и веднага посочва на какво стъпва той — че промените в строежа са придружени от отделяне или поглъщане на топлина. Средището е описанието на самия опит. Обяснено е как се подава топлината, с какъв уред се измерва тя и защо на практика се работи не с нея, а с изтеклото време. Именно това уточнение е най-полезното в цялата част. То обяснява защо на водоравната ос стои време, а не количество топлина — въпрос, който смущава повечето студенти при първата среща с такива криви. Следва описание на измерването на температурата. Обяснено е устройството на използваното приспособление, кой край е свързан с уреда и защо различните двойки метали имат различни свойства. Отделен абзац въвежда основното понятие за целия раздел. Дадено е определението, посочено е по какво се различават отделните части и как това се установява. Оттам е изведено най-важното разграничение — че при чисто вещество промяната протича при една-единствена температура, а при сплав в цял температурен обхват. Именно от него произтича видът на всяка диаграма на състоянието. Задачите са две и вървят в естествения си ред: първо се построяват отделните криви за няколко състава, а после от тях се извежда общата диаграма. Работи се с позната двойка метали, използвана и в производството. Приложени са две изображения. Преподавателят получава готов протокол, годен за мерило при проверка, а теоретичната част върши работа и като кратък урок. Студентът получава завършена теоретична част и ясно формулирани задачи — образец при изготвяне на собствен протокол.

Готовият протокол е най-бързият ориентир какво точно се очаква да съдържа отчетът от лабораторно упражнение – от формулировката на заданието до оформянето на изводите. Този материал представя изцяло разработен протокол по упражнение № 2 от курса по материалознание в Технически университет – София, Факултет по комуникационна техника и технологии. Началото възпроизвежда официалната титулна част на протокола – университет, факултет, катедра, дисциплина, данни за студента и преподавателя, поле за оценка и дата, така че оформлението може да се използва като образец. Разделът със заданието формулира четирите задачи на упражнението: измерване на изменението на капацитета и на тангенса на ъгъла на диелектричните загуби при повишаване на температурата, пресмятане на конструктивната константа за всеки образец, изчисляване на относителната диелектрична проницаемост за всяка температура с графично представяне на зависимостите и определяне на температурния коефициент за два температурни интервала. Теоретичната постановка съдържа изходната формула за капацитета, обяснение на всяка величина в нея с нейната дименсия, определение и физически смисъл на конструктивната константа, зависимостта за изчисляване на относителната диелектрична проницаемост и графоаналитичния подход за определяне на температурния коефициент. Централната част е обобщаваща таблица с резултатите от измерванията и изчисленията за четири различни материала. За всеки от тях са дадени геометричните константи и стойностите на трите параметъра при пет температури в изследвания диапазон, както и изчислените температурни коефициенти. Заключителният раздел съдържа анализ и изводи, в които поведението на изследваните материали е съпоставено по стойност на проницаемостта, по загуби и по конструктивна константа. Материалът е подходящ като образец при изготвяне на собствен протокол, за подготовка за защита на упражнението и за преговор на теоретичната част преди изпит.

Заснети лабораторни работи по материалознание – с попълнени таблици с измерени и изчислени стойности, начертани на милиметрова хартия графики и написани на ръка изводи. Към тях е приложен и изходящ тест. Материалът обхваща четири упражнения. Първото е върху магнитните материали. В таблицата са въведени данните за три образеца от различни ферити – броят на навивките на двете намотки, дължината на магнитната верига, сечението и коефициентите. За всеки образец са направени по пет измервания при различни стойности на тока, като са изчислени напрегнатостта, магнитната индукция и относителната магнитна проницаемост. На отделен лист са построени по две графики за всеки образец – кривата на намагнитване с хистерезисната примка и зависимостта на проницаемостта. Второто упражнение изследва температурната зависимост при резистори и кондензатори. Таблиците обхващат три резистора, единият от които е термистор, и четири кондензатора, като при всеки са проследени изменението на параметъра и температурният коефициент в диапазон от няколко температури. Графиките са изчертани в шест координатни системи. Третото упражнение е върху диелектрични материали – измерени са капацитетът, тангенсът на ъгъла на загубите и относителната диелектрична проницаемост при два образеца в температурен диапазон, а резултатите са нанесени в общи графики с легенда. Четвъртото е върху проводникови материали и проследява изменението на съпротивлението при четири образеца с посочени специфични съпротивления, като при единия са изчислени средният температурен коефициент, стойностите при двете гранични температури и коефициентът на топлопроводимост. Последните два кадъра са на изходящ тест по същата дисциплина – вариант с дванадесет въпроса от затворен тип по темите за проводимостта, поляризацията, магнитните свойства, резисторите и кондензаторите. Материалът е подходящ за подготовка на собствени протоколи, за наваксване при пропуснато упражнение, за проверка на реда на изчисленията и за подготовка за защита на лабораторните работи. Основното му предимство е, че показва завършени работи. Вижда се какви точно величини се вписват в таблиците, с каква точност се дават резултатите, как се оформят графиките и какъв обем се очаква от заключителната част. Ценни са и написаните изводи. Те са кратки, но обвързват измереното с теорията – посочват как се променя всяка величина и защо, което е и най-често задаваният въпрос при защита. Полезно е и присъствието на изходящия тест. Той показва какви въпроси се задават в края на курса и кои теми се проверяват най-често.