Підручник Фізика 8 клас - А. М. Сердюченко - Освіта 2016 рік
Розділ 1. Внутрішня енергія Теплообмін
ЧАСТИНА І. ТЕПЛОВІ ЯВИЩА
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2 ПОРІВНЯННЯ КІЛЬКОСТІ ТЕПЛОТИ ПІД ЧАС ЗМІШУВАННЯ ВОДИ РІЗНОЇ ТЕМПЕРАТУРИ
Мета. Дослідним шляхом переконатися, чи справджується рівняння теплового балансу під час змішування води різної температури.
Обладнання: калориметр, термометр, мірний циліндр чи мензурка, склянка, посудини з водою.
Теоретичні відомості
Як відомо, рівняння теплового балансу передбачає врахування у теплообмінному процесі всіх тіл, що взаємодіють. Проте на практиці це вдається зробити не завжди, оскільки можливі втрати теплоти в навколишнє середовище або інші процеси, тепловий ефект яких важко врахувати. Через це, досліджуючи теплообмінні процеси, зокрема, під час змішування води різної температури, важливо якомога зменшити такі втрати теплоти, тоді й результат буде надійнішим, і дослід більш досконалим.
Для цього найчастіше використовують калориметр, у якого подвійні стінки з повітряним прошарком, його теплопровідність мала порівняно з іншими тілами. Це зменшує обмін теплотою між калориметром і навколишнім середовищем, що дає змогу спростити рівняння, оскільки можна знехтувати одним із доданків. Крім того, виконувати дослід треба чітко, не гаючи часу на підготовчу роботу. Головне — це зафіксувати стан теплової рівноваги, про що свідчать сталі показання термометра.
Оскільки в шкільних умовах важко забезпечити високу точність вимірювань калориметричним методом, обчислення краще робити з двома значущими цифрами.
Виконання роботи
1. За допомогою мірного циліндра чи мензурки відміряйте в склянку приблизно 100 мл холодної води і виміряйте її температуру (бажано мати воду кімнатної температури).
2. Налийте в калориметр приблизно таку саму кількість гарячої води і виміряйте її температуру.
3. Обережно влийте зі склянки в калориметр холодну воду і після встановлення теплової рівноваги виміряйте температуру суміші.
4. Результати вимірювань запишіть у таблицю.
|
Маса холодної води m1, г |
Початкова температура холодної води t1, °C |
Маса гарячої води m2, г |
Початкова температура гарячої води t2, °С |
Температура суміші t, °С |
5. Обчисліть кількість теплоти Q1, яку отримала холодна вода:
Q1 = cm1(t - t1).
6. Обчисліть кількість теплоти Q2, яку віддала гаряча вода:
Q2 = cm2(t2 - t).
7. Порівняйте одержані значення і зробіть висновок.
Дайте відповіді на запитання
1. Яка роль повітряного прошарку в будові калориметра в цій лабораторній роботі?
2. Чому бажано холодну воду мати кімнатної температури?
3. Оцініть витрати теплової енергії на нагрівання навколишнього середовища в цій роботі. Поясніть результат.
Додаткові завдання
Розв’яжіть задачі
1. В калориметр налили 0,5 кг води при 20 °С. Скільки кип’ятка треба долити в калориметр, щоб в ньому встановилася температура 80 °С?
2. У порожній стальний чайник масою 400 г, температура якого 20 °С, налили 100 г окропу. Яка температура встановиться в чайнику?
3. Скільки треба змішати холодної води t1 = 10 °С і гарячої t2 = 90 °С води, щоб отримати m = 60 кг води з температурою t = 50 °С?