СПЕЦІАЛЬНИЙ ЛАБОРАТОРНИЙ ПРАКТИКУМ ЗА ДИСТАНЦІЙНОЇ ФОРМИ НАВЧАННЯ

Анотація

У статті запропоновано методику проведення лабораторної роботи спецпрактикуму 4 курсу за дистанційної форми навчання на прикладі лабораторної роботи «Визначення температури Кюрі з температурної залежності теплоємності феромагнетиків». За дистанційної форми навчання відсутня можливість проведення фізичного експерименту, тому пропонується розширити коло розрахунково-графічних завдань до лабораторної роботи. Студентам видається вже готова таблиця експериментальних даних, у даному випадку, таблиця теплоємності нікелю для інтервалу температур 1÷1500 К.

Під час виконання роботи, студенти, використовуючи отримані експериментальні дані теплоємності нікелю, повинні побудувати графік залежності C_V від температури, розрахувати ґратчастий внесок у сумарну теплоємність за моделлю Дебая, обчислити електронну і магнітну складові теплоємності. Необхідні для розрахунку температуру Дебая θ_D і коефіцієнт електронної теплоємності γ студенти знаходять з умови, що за дуже низьких температур магнітною складовою теплоємності можна нехтувати, а граткова складова теплоємності апроксимується кубічною залежністю від температури.

Точка Кюрі є точкою фазового переходу другого роду, в околі якої спостерігаються специфічні аномалії. Згідно з теорією подібності сингулярна частина теплоємності характеризується такими співвідношеннями: C(t)=(A^±⁄α^± )(t^-α± -1)+B^± , де A^-, B^-, A⁺, B⁺ – константи, α^- і α⁺ – критичні індекси, t=(T-T_k )⁄T_k . Диференціюючи і логарифмуючи ці співвідношення, можна отримати рівняння, що дозволяють визначити критичні індекси (log|(dC_m)/dT|=-(α^±+ 1)  log|T- T_c |+D). Оскільки експериментальне значення температури Кюрі було дано з точністю ± 1 K, то студенти мають побудувати серію графіків log|(dC_m)/dT| від log|T-T_c | для різних T_c (від 624.4 K до 628 K через 0.4 K). З тангенса нахилу отриманих прямих визначається критичний індекс для даної температури Кюрі. За теорією подібності критичні індекси мають бути рівними. Тому з перетину кривих α^- (T) і α⁺ (T) можна визначити справжні значення критичного індексу і температури Кюрі.