Презентация - Лабораторная работа №2 «Измерение удельной теплоёмкости твердого тела»

Лабораторная работа №2
Измерение удельной теплоёмкости твердого тела

Цель работы: определить удельную теплоемкость металлического цилиндра, и объяснить полученный результат.
Оборудование: стакан с водой, калориметр, термометр, весы с разновесами, металлический цилиндр на нити, сосуд с горячей водой, мензурка.

Правила охраны труда и техники безопасности
Будьте осторожны при работе с горячей водой и металлическим цилиндром. Не разливайте воду – возможны ожоги. Будьте осторожны при работе со стеклянной посудой (термометр, стакан, мензурка). Помните, стекло – хрупкий материал, легко трескается при ударах и резкой перемене температуры. Снимайте данные, не вынимая термометр из жидкости! На столе не должно быть никаких посторонних предметов.

ХОД РАБОТЫ:
Налейте в калориметр предварительно отмеренные мензуркой 150 г воды комнатной температуры. Измерьте температуру воды, результат измерения запишите в таблицу. Нагрейте цилиндр в сосуде с горячей водой. Для этого подержите цилиндр в горячей воде 3-5 минут. Измерьте температуру горячей воды (эта температура и будет начальной температурой цилиндра). Результат измерения запишите в таблицу. Опустите термометр в калориметр с водой комнатной температуры. Осторожно опустите нагретый цилиндр в воду и подержите его в воде до тех пор, пока температура воды не перестанет расти. Результат измерения запишите в таблицу. С помощью весов определите массу цилиндра, результат измерения запишите в таблицу.

ХОД РАБОТЫ:
Рассчитайте количество теплоты Qв, которое получила вода при нагревании. Используйте формулу Qв = cвmв(t2 - t1в), где cв — удельная теплоёмкость воды. Зная, что количество теплоты, полученное водой при нагревании, равно количеству теплоты, отданному цилиндром при охлаждении, можно записать: Qв = Qц. Тогда: Qц = cцmц(t2 – t1ц), где cц — удельная теплоёмкость вещества цилиндра. Т. к. в теплообмене участвуют два тела, то Qв + Qц = 0. Значит cвmв(t2 - t1в) = - cцmц(t2 – t1ц) Следовательно: ???? ц = cвmв(t2 − t1в) −mц(t2 – t1ц) Рассчитайте удельную теплоёмкость вещества цилиндра, используя последнюю формулу.

Заполните таблицу
Масса воды в калориметре mв, кг Начальная температура воды t1в, °С Масса цилиндра mц, кг Начальная температура цилиндра t1ц, °С Общая температура воды и цилиндра t2, °С

Сравните полученное значение с табличным значением. Сделайте вывод.
ВЫВОД: ______________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Ответьте на вопросы:
Каким прибором вы пользовались для определения температуры воды? Какова цена деления этого прибора? Какую минимальную температуру можно измерить этим прибором? Какую максимальную температуру можно измерить этим прибором? Как определить абсолютную погрешность измерения? Чему равна абсолютная погрешность измерения?

Контрольные вопросы:
1. Как определялась в эксперименте масса воды? 2. Почему калориметр имеет двойные стенки? 3. Почему холодную воду надо брать комнатной температуры? 4. Будут ли равными изменения температуры и количество отданной и принятой теплоты, если использовать неравные массы теплой и холодной воды? 5.Объясните, как влияет на полученные результаты участие в теплообмене калориметра. Всегда ли можно этим влиянием пренебречь?

Контрольные вопросы:
1) Как определялась в эксперименте масса воды? Через плотность по формуле m=pV, т.е. косвенно, без использования весов. Так как плотность воды 1 г/см3, то масса 100 мл = 100 см3 будет 100г = 0,1 кг 2) Почему калориметр имеет двойные стенки? Чтобы меньше терялась теплота в окружающую среду 3) Почему холодную воду надо брать комнатной температуры? Чтобы её температура не изменялась из-за влияния воздуха в кабинете, т.к. она же не в калориметре 4) Будут ли равными изменения температуры и количество отданной и принятой теплоты, если использовать неравные массы теплой и холодной воды? Изменения температуры не будут одинаковыми, а количество отданной и принятой теплоты будут равны Суперзадание: объясните, как влияет на полученные результаты участие в теплообмене калориметра. Всегда ли можно этим влиянием пренебречь? Ответ: Уравнение теплового баланса строго выполняется только в том случае, если система теплоизолирована. Хотя калориметр снижает потери энергии, связанные с теплопередачей в окружающую среду, тем не менее они остаются. Кроме того, есть потери за счёт теплообмена между водой и калориметром. Поэтому количество теплоты, одданное теплой водой, будет всегда больше, чем количество теплоты, полученное холодной водой. Если тёплую воду вливать в холодную, то различие между Qотд и Qпол будет больше, чем в случае, когда холодную воду добавляют в тёплую. Это обусловлено тем, что в первом случае потери энергии в окружающую среду будут частично скомпенсированы за счёт количества теплоты, которое холодной воде передают калориметр и термометр. Таким образом, как это ни кажется странным, проверяемое положение о равенстве отданного и принятого количества теплоты выполнения работы будет подтверждено точнее, если в калориметр наливать сначала холодную воду, а затем доливать горячую (как и указано в работе). Что касается второй части вопросы, всегда ли можно влиянием калориметра пренебречь? Нет, не в сегда. Можно пренебречь тогда, когда удельная теплоёмкость и масса внутреннего стакана калориметра мала по сравнению с массой воды (жидкости) находящейся в калориметре.