Лабораторная работа №7. Измерение удельной теплоемкости вещества

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 6Следующая ⇒

Объем учебного времени – 2 часа.

Цель работы: определение опытным путем удельной теплоемкости металла.

В результате выполнения лабораторной работы студенты должны знать:

- формулы расчета количества теплоты при теплопередаче;

- уравнение теплового баланса;

уметь:

- определять удельную теплоемкость металла опытным путем.

Основные теоретические положения

В калориметр массой налита вода массой при температуре Из чайника с кипящей водой достают металлический цилиндр массой m, имеющий температуру и погружают в калориметр. Когда температура воды в калориметре перестанет повышаться, измеряется термометром ее значение .

Количество теплоты отданное металлическим цилиндром при остывании до температуры θ, равно:

), (1)

где с – удельная теплоемкость вещества цилиндра.

Количество теплоты отданное металлическим цилиндром при остывании до температуры θ.

( - - (2)

где удельная теплоемкость металла, из которого сделан калориметр, удельная теплоемкость воды.

При теплообмене количество теплоты, отданное нагретым телом (металлическим цилиндром), равно количеству теплоты, полученному холодными телами (калориметром и водой):

или θ ) = ( - (3)

Из уравнения теплового баланса можно найти неизвестную удельную теплоемкость металла, из которого изготовлен цилиндр:

. (4)

Первый уровень

Оборудование: калориметр с водой, чайник (один на всех), цилиндр металлический, проволочный крючок для удаления цилиндра из чайника, бумага фильтровальная, весы с гирями, термометр.

Правила техники безопасности ( Приложение Д ).

Порядок выполнения работы

Задание I: Вычислить удельную теплоемкость вещества.

1. В чайник с водой поместите цилиндр, изготовленный из металла с неизвестной удельной теплоемкостью. Воду в чайнике нагрейте до кипения.

2. Определите на весах массу внутреннего сосуда калориметра .

3. Налейте в сосуд воду (менее половины объема) и определите массу сосуда с водой .

4. Определите массу воды в сосуде .

5. Собрав калориметр, измерьте начальную температуру воды термометром .

6. Из чайника с кипящей водой достаньте проволочным крючком металлически цилиндр при температуре, близкой и быстро перенесите его в калориметр.

7. Измерьте температуру воды при установлении теплового баланса, т. е. когда температура перестанет повышаться.

8. Выньте металлический цилиндр из воды и, осушив фильтровальной бумагой, определите его массу с помощью весов.

9. Вычислите удельную теплоемкость металла, из которого изготовлен цилиндр, по формуле =

Задание II: Рассчитать относительную и абсолютную погрешности измерения удельной теплоемкости.

1. Абсолютные погрешности измерения масс определите массой минимальной разновески при взвешивании. Из-за выполнения неравенств погрешностями при измерении масс можно пренебречь. Поэтому относительную погрешность при косвенном измерении удельной теплоемкости можно представить выражением:

2. При измерении жидкостным термометром можно считать, что

Тогда относительная погрешность измерения удельной теплоемкости:

2. Рассчитайте абсолютную погрешность измерения удельной теплоемкости:

3. Представьте окончательный результат измерения удельной теплоемкости в виде:

4. Определите вещество, из которого выполнен цилиндр по таблице 2, с.164 [3].

Задание III: Оформить результаты измерений и вычислений в форме отчета по лабораторной работе в соответствии с Приложением Б.

Контрольные вопросы:

1. Почему при плавлении и кипении температура вещества не меняется?

2. Почему во время ледохода становится холоднее, а во время снегопада теплее?

3. Что называется количеством теплоты?

4. Каков физический смысл удельной теплоемкости вещества? В чем её выражают в системе СИ?

5. В чем суть уравнения теплового баланса?

6. Какие потери теплоты не учитывались в данной лабораторной работе?

Форма контроля - письменный отчет

Список рекомендуемой литературы:

1. Мякишев Г.Я. Физика 10 класс.- М.: Просвещение, 2011.- 366 с. + CR-ROM.

Второй уровень

Оборудование: весы и разновес, термометр, калориметр, калориметрические тела (алюминий, железо, медь), сосуд с кипящей водой на плитке (один на всех), вода в стакане.

Правила техники безопасности ( Приложение Д ).

Порядок проведения работы

Задание I: Приготовить таблицу 1 для записи результатов измерений и вычислений.

Таблица 1

№ опыта	вещество	Испытуемое тело	Жидкость в калориметре	Калориметр	Темпера- тура	Удельная теплоемкость вещества	Относительная погрешность
масса	температура	масса	Удельная теплоемкость	масса	Удельная теплоемкость	начальная	конечная
m							С	c
кг	град	кг		кг		град	град		%

Задание II: Вычислить удельную теплоемкость вещества.

1. Рассмотрите шкалу термометра, определите цену деления. Проверьте весы. Все взвешивания в дальнейшем производите с точностью до 0, 1 г.

2. Определите массу испытуемого тела m.

3. Определите массу внутреннего сосуда калориметра

4. Налейте во внутренний сосуд калориметра около 200см воды.

5. Взвесьте внутренний сосуд калориметра с жидкостью и определите массу воды:

6. Поместите внутренний сосуд калориметра во внешний и измерьте начальную температуру воды С.

7. Подогрейте в кипящей воде испытуемое тело и быстро перенести его в калориметр.

8. Перемешивая жидкость в калориметре, подождите, когда перестанет повышаться температура; измерьте окончательную температуру С.

9. Результаты всех измерений и вычислений запишите в таблицу 1.

10. Составьте уравнение теплового баланса и найдите из него удельную теплоемкость вещества с.

Задание III: Сравнить найденный результат с табличным значением удельной теплоемкости вещества (таблица 2, с.164[3]) и определить относительную погрешность измерения по формуле:

где с – измеренное значение;

с - табличное значение удельной теплоемкости вещества.

Задание IV: Оформить результаты измерений и вычислений в форме отчета по лабораторной работе в соответствии с Приложением Б.

Контрольные вопросы:

1. Чему равна удельная теплоемкость воды? Каков физический смысл удельной теплоемкости воды?

2. Вычислить удельную теплоемкость меди, если известно, что она составляет 0, 09 от удельной теплоемкости воды.

3. При определении удельной теплоемкости вещества не приняли во внимание массу и удельную теплоемкость калориметра. Как скажется это на величине результата? Ответ обоснуйте.

Форма контроля - письменный отчет

Список рекомендуемой литературы:

Мякишев Г.Я. Физика 10 класс.- М.: Просвещение, 2011.- 366 с. + CR-ROM.

Раздел 3.Электродинамика.

Тема 3.1 Электростатика.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 Следующая ⇒