Мета. Визначити калориметричним методом питому теплоємність речовини.

Обладнання: склянка з водою, калориметр, термометр, терези з важками, досліджуване тіло (важок), посудина з гарячою водою.

Вказівки до роботи

Для дослідження теплообмінних процесів застосовують прилади, які називають калориметрами (латиною саlоr — тепло і грецькою metreo — вимірюю).

Найпростіший калориметр (мал. 54) складається з тонкостінного циліндра 3, зовнішньої посудини 1, теплоізоляційної підставки 4 і термометра 2.

Такий пристрій дає змогу максимально зменшити втрати теплоти назовні, які важко врахувати у вимірюваннях. Він є основним засобом у калориметричному методі вимірювання. Цей метод базується на припущенні рівності кількості теплоти Q_т, яку досліджуване тіло віддає, і кількості теплоти Q_к, яку отримують калориметр і вода:

Q_т = Q_к

Основною характеристикою калориметра з водою є його теплоємність С, яку визначають заздалегідь. Наближено це можна зробити за допомогою обчислень, якщо відомі маса води m_в, маса тонкостінного циліндра m_ц і матеріал, з якого він виготовлений:

С = с_вm_в + с_цm_ц,

де с_в — питома теплоємність води, с_ц — питома теплоємність матеріалу циліндра. Якщо вважати, що питома теплоємність циліндра і його маса будуть набагато меншими за масу і питому теплоємність води, то другим доданком можна знехтувати, оскільки він несуттєво впливатиме на результат. За таких умов кількість теплоти, що віддає тіло внаслідок теплопередачі, дорівнює кількості теплоти, яку отримує вода в калориметрі. Для того щоб її обчислити, треба виміряти зміну температури води:

Q_к = с∆t - c_вm_в∆t.

Мал. 54. Конструкція калориметра

Виконаний роботи

1. Налийте в калориметр холодної води приблизно на три чверті (щоб під час занурення досліджуваного тіла вона не виливалася) і визначте її масу m₁.

2. Визначте початкову температуру води в калориметрі t₁.

3. Виміряйте за допомогою важільних терезів масу тіла m_2, питому теплоємність якого ви будете визначати.

4. Занурте досліджуване тіло в гарячу воду на кілька хвилин, виміряйте її температуру t₂ (це буде початкова температура тіла), а потім перенесіть тіло в калориметр.

5. Після встановлення теплової рівноваги знову виміряйте температуру води в калориметрі t₃(це буде кінцева температура тіла).

6. Дані досліду занесіть до таблиці:

7. Обчисліть кількість теплоти Q₁, яку отримала вода в калориметрі:

Q₁ = c₁m₁(t₃ - t₁).

8. Обчисліть питому теплоємність досліджуваного тіла с_2, узявши до уваги, що кількість теплоти, яку віддало тіло Q_2, дорівнює кількості теплоти Q₁, яку отримав калориметр:

9. За отриманим значенням питомої теплоємності за допомогою таблиці визначте, з якої речовини виготовлене досліджуване тіло, і зробіть висновок.

Дайте відповіді па запитання

1. Яка роль калориметра в цій лабораторній роботі?

2. Поясніть, чому в калориметрі підставка виготовлена із теплоізоляційного матеріалу.

3. Оцініть витрати теплової енергії на нагрівання навколишнього середовища в цій роботі.