Л.р. №2 "Измерение удельной теплоемкости вещества"

!!! Все числовые данные, выделенные красным цветом приведены для примера. Необходимо внести данные, полученные в ходе эксперимента!!!!

Цель: опытным путем научиться измерять удельную теплоемкость вещества.


Оборудование: термометр лабораторный, калориметр, колба с водой, чайник с горячей водой, цилиндр металлический на нити,  весы.



Проверь себя

Ответьте на письменные вопросы.

Количество теплоты, которое необходимо передать 1 кг данного вещества, чтобы изменить его температуру на 1℃

2. Зависит ли удельная теплоемкость от массы вещества, изменения его температуры и рода вещества? 

Удельная теплоемкость не зависит от массы и изменения температуры (если это не слишком большое изменение), зависит от рода вещества. В таблице учебника приведены удельные теплоемкости при комнатной температуре

Ход работы

I. Приборные измерения и вычисления.

 m₁ = ρ·V = 1000 кг/м³·150·10⁻⁶ м³ = 0,15кг


2. Измерьте и запишите в таблицу значение температуры t₁ воды в колбе.

3.  Подойдите с калориметром к столу учителя и из сосуда с кипящей водой за нить достаньте цилиндр и сразу же погрузите в его в калориметр. Запишите в таблицу значение температуры цилиндра, равное значению температуры t₂ кипящей воды.

4. Опустите в калориметр с погруженным цилиндром термометр и, осторожно перемешивая им воду, наблюдайте за повышением температуры в калориметре. Измерьте и запишите в таблицу значение установившейся температуры t₃ воды.

5. Вычислите и запишите в таблицу изменение температуры воды Δt₁ = t₃ - t₁   

Δt₁= 28 ℃ - 20 ℃ =  8 ℃

6. Определите и запишите в таблицу изменение температуры цилиндра Δt₂= t₃ - t₂

Δt₂= 28 ℃ - 82 ℃ =  - 54 ℃

7. Достаньте цилиндр из калориметра и, промокнув его фильтровальной бумагой, измерьте на весах и запишите в таблицу значение его массы m₂.

8.  По формуле  Q₁=c₁m₁Δt₁, где c₁=4200 Дж/кг℃, вычислите и запишите в таблицу значение количества теплоты, полученного водой.

9. Принимая количество теплоты Q₁, полученное водой, равным по модулю количеству теплоты  |Q₂| отданного металлическим цилиндром (|Q₂|=Q₁ = c₂m₂| Δt₂|), определите и запишите в таблицу значение удельной теплоемкости вещества цилиндра.

II. Контрольные вопросы.

c₂ = 542 Дж/кг℃ - это значение близко к табличному значению чугуна 550 Дж/кг℃. Визуально похоже, что цилиндр сделан из железа (460 Дж/кг℃)

2. Как объяснить расхождение между найденным и табличным значениями удельной теплоемкости вещества цилиндра

При теплообмене часть теплоты уходитна нагревание стенок внутреннего стакана калориметра, часть передается окружающей среде при переносе цилиндра из горячей воды в холодную. Есть погрешность при измерении объема, массы и температуры.

Выводы:

В данной работе опытным путем определена удельная теплоемкость вещества, получено значение с= 542 Дж/кг℃ , что свидетельствует, что цилиндр сделан с большой вероятностью из чугуна

III. Суперзадание.

Как по вашему мнению влияет на точность полученных результатов масса взятой для опыта воды?

Результаты будут точнее, если масса воды будет больше, так как уменьшатся потери тепла, но при этом изменение температуры будет незначительным, и это увеличит погрешность. Массы воды должно быть достаточно, чтобы весь цилиндр был покрыт водой, иначе возрастут потери тепла при теплообмене с воздухом. Таким образом погрешность будет меньше,если массы воды и цилиндра будут приблизительно равными.