3B SCIENTIFIC PHYSICS U10365 Manual De Instrucciones página 10

3. Manipulation et entretien
• Le dispositif de mesure de l'équivalent de chaleur
est vissé à une plaque de travail stable à l'aide de
la bride de fixation. Puis, comme le montre la fi-
gure 1, le cordon est placé 4,5 à 5,5 fois autour du
cylindre, le contrepoids devant pendre à l'arrière
et l'extrémité libre du cordon pendre à l'avant.
• Comme poids, on peut utiliser le seau fourni, rem-
pli d'eau ou de sable, etc. (masse totale d'env. 5 kg).
L'extrémité libre du cordon est reliée au poids se
trouvant au sol. Lorsque le cordon est tendu, veiller
à ce que le contrepoids ne soit pas distant de plus
de 5 cm du sol, pour empêcher que le poids ne se
soulève de plus de 10 cm pendant l'expérience.
• Si à présent, la manivelle étant actionnée, le cor-
don va à droite et, le cas échéant, ne reste pas dans
sa rainure, il faudra le placer autour du cylindre
de telle manière que l'extrémité du cordon avec le
poids se trouve à droite et l'extrémité avec le con-
trepoids à gauche.
• Humidifier le palpeur avec une goutte d'huile (im-
portant !) et l'enficher dans le cylindre sélectionné
(cf. la figure 1), jusqu'à ce qu'il s'encoche et se laisse
tourner facilement (s'il est trop ou pas assez en-
foncé, il ne tourne pas correctement). Les deux con-
nexions du palpeur sont reliées à un dispositif de
mesure de résistance (multimètre) disposant d'un
affichage à au moins trois chiffres dans une gamme
entre 2 et 9 kΩ. La résistance mesurée peut être
convertie en température soit à l'aide du tableau
de la dernière page de ce manuel d'utilisation, soit
avec l'équation suivante :
217
= −
T 151
0,13
R
Dans ce cas, R doit être en kW pour obtenir T en °C.
Cette équation coïncide à ± 0,05 °C près aux indi-
cations du tableau du constructeur de la résistance
NTC dans une gamme entre 10 et 40 °C.
• Avant toute expérience, le cylindre doit refroidir à
env. 5 - 10 °C à température ambiante. A cet effet,
on peut le placer au réfrigérateur ou dans de l'eau
froide, le trou du palpeur devant être orienté vers
le haut et la profondeur de plongée représenter
environ 2/3 seulement de la hauteur du cylindre
(astuce : si le cylindre est mis dans l'eau dans un
sachet plastique, il est inutile de le sécher après
son refroidissement).
• La température pendant une expérience doit aug-
menter, jusqu'à ce que la température du cylindre
soit supérieure d'env. 5 - 10 °C à la température
ambiante. Plus les différences de température (avec
la température ambiante) coïncident lors du refroi-
dissement et du réchauffement, plus l'échange net
de chaleur avec l'environnement est faible.
• Des câbles d'adaptation, qui présentent d'un côté
des fiches de 2 mm de diamètre et de l'autre des
fiches de laboratoire de 4 mm, servent au réchauf-
fement électrique des cylindres. Pour l'alimenta-
tion électrique, utiliser un bloc d'alimentation à
limitation de courant et de tension réglable, la ten-
sion maximale du bloc ne devant pas dépasser 40 V.
Le pôle positif du bloc d'alimentation est relié à la
douille isolée (pastille ronde en plastique gris sous
la douille) et le pôle négatif à l'autre douille.
• Les éléments chauffants sur les cylindres ne se com-
portent pas comme des résistances ohmiques ! A
partir d'env. 10 V, le courant augmente rapidement,
jusqu'à atteindre à env. 12 V l'intensité maximale
admissible de 3 A. Pour régler un point de service,
il est recommandé d'ajuster d'abord la limitation
de courant à 2 - 3 A, puis d'accroître lentement la
tension à env. 11 V, le courant devant monter à
env. 1 A. A présent, affiner la limitation de cou-
rant, jusqu'à obtenir env. 0,8 A. Ces réglages ne se-
ront plus modifiés par la suite ; pour couper le cou-
rant avant de procéder à l'expérience, il suffit de
retirer les câbles. Par la limitation active du cou-
rant et la propriété non ohmique, la tension et le
courant restent pratiquement constants pendant
l'expérience, bien que la température varie.
• Entretien : fondamentalement, le dispositif ne né-
cessite aucun entretien. Pour le nettoyer, on peut
l'essuyer avec de l'eau et un produit de rinçage. Il
est conseillé e ne pas utiliser de solvant. Eviter éga-
lement de le plonger dans de l'eau.
• Les cylindres doivent être en métal luisant. Si un
revêtement devait s'être formé, on l'essuiera avec
un produit de nettoyage pour métaux.
• Le cas échéant, le cordon pourra être lavé. Comme
remplacement peu coûteux pour le cordon, on peut
utiliser une corde tressée en polyamide (disponi-
ble dans tout magasin de bricolage).
(1)
4. Réalisation et évaluation des expériences
4.1 Conversion du travail mécanique en chaleur
4.1.1 Réalisation de l'expérience
•
Tout d'abord, il s'agit de déterminer les différen-
tes masses :
Poids principal (par ex. seau d'eau) m
Cylindre en aluminium m
•
Autres grandeurs devant être mesurées au préa-
lable :
Température ambiante T
Diamètre du cylindre sur la surface de frottement
D = 45,75 mm
R
•
Une fois refroidi, le cylindre est vissé au support,
le palpeur enfiché et le cordon placé autour du
cylindre (cf. paragraphe 3). Après quelques minu-
tes, qui doivent s'écouler pour obtenir une répar-
tition homogène de la température, la résistance
du palpeur s'élève à R
à T
•
Après avoir contrôlé la position zéro du compteur,
démarrer l'expérience en tournant la manivelle
pour soulever ainsi le poids principal. A présent,
le contrepoids redescend sur le sol, ce qui détend
légèrement le cordon qui frotte moins contre le
cylindre. A présent, le poids principal conserve sa
hauteur et devra la garder pendant toute la du-
rée de l'expérience.
10
= 0,249 kg
A
= 23,2 °C
U
= 8,00 kΩ (conformément
1
= 14,60 °C d'après l'équation 1).
1
= 5,22 kg
H