Количество теплоты отданное металлическим цилиндром
Обновлено: 14.05.2024
Цель работы: определить удельную теплоемкость металла.
Оборудование, средства измерения: 1)калориметр с водой, 2)чайник (один на класс), 3)цилиндр металлический, 4)проволочный крючок для удаления цилиндра из чайника, 5)бумага фильтровальная 6)весы с гирями, 7)термометр.
Теоретическое обоснование Необходимое оборудование представлено на рисунке 1.
В калориметр массой 𝑚1 налита вода массой 𝑚2 при температуре 𝑡1 . Из чайника с кипящей водой достают металлический цилиндр массой 𝑚 , имеющий температуру 𝑡2 , и погружают его в калориметр. Когда температура воды в калориметре перестанет повышаться, измеряют термометром её значение 𝜃 .
Количество теплоты 𝑄отд , отданное металлическим цилиндром при остывании до температуры 𝜃, равно:
Где 𝑐 – удельная теплоемкость вещества цилиндра.
Количество теплоты 𝜃пол , полученное калориметром и водой при нагревании до температуры 𝜃 , равно:
𝑄 пол= 𝑐 1 𝑚 1 (𝜃 − 𝑡 1 ) + 𝑐 2 𝑚 2 (𝜃 − 𝑡 1 ) ,
Где с1 - удельная теплоемкость металла, из которого сделан калориметр, с2 - удельная теплоемкость воды.
При теплообмене количество теплоты, отданное нагретым телом (металлическим цилиндром), равно количеству теплоты, полученному холодными телами(калориметром и водой):
Из уравнения теплового баланса можно найти неизвестную удельную теплоемкость металла, из которого изготовлен цилиндр:
Порядок выполнения работы
1. В чайник с водой поместите цилиндр, изготовленный из металла с неизвестной удельной теплоёмкостью. Воду в чайнике нагрейте до кипения.
2. Определите на весах массу внутреннего сосуда калориметра.
3. Налейте в калориметр воду (менее половины объема) и определите массу
калориметра с водой.
𝑚1 + 𝑚2 = 4. Определите массу воды в калориметре.
5. Собрав калориметр, измерьте начальную температуру воды термометром.
6. Из чайника с кипящей водой достаньте проволочным крючком металлический цилиндр при температуре, близкой 𝑡2 = 100 𝑜 , и быстро перенесите его в калориметр.
7. Измерьте температуру воды 𝜃 при установлении теплового баланса, т.е. когда температура воды перестанет повышаться.
8. Выньте металлический цилиндр из воды и, осушив фильтровальной бумагой, определите его массу.
9. Вычислите удельную теплоемкость металла, из которого изготовлен цилиндр, по формуле
10. Абсолютные погрешности измерения масс ∆𝑚1, ∆𝑚2, ∆𝑚 определяются массой минимальной разновески при взвешивании. Из-за выполнения неравенств ∆𝑚1 ≪
𝑚1; ∆𝑚2 ≪ 𝑚2; ∆𝑚 ≪ 𝑚 погрешностями при измерении масс можно пренебречь. Поэтому относительную погрешность при косвенном измерении удельной теплоемкости можно представить выражением
При измерении жидкостным термометром можно считать, что ∆(𝜃 − 𝑡1) = ∆(𝑡2 − 𝜃) = 1 о С .
Тогда относительная погрешность измерения удельной теплоемкости:
11. Рассчитайте абсолютную погрешность измерения удельной теплоемкости.
12. Окончательный результат измерения удельной теплоемкости представьте в виде с ± ∆с =
Лабораторная работа № 3 "Измерение удельной теплоемкости твердого тела" для 8 класса
Цель работы: измерить удельную теплоемкость металлического цилиндра и сравнить ее с табличным значением.
Приборы и материалы: стакан с водой, калориметр, термометр, сосуд с горячей водой, металлический цилиндр на нити.
Ход работы.
Тренировочные задания и вопросы. -
алюминий: с = 920 .
1. Кубики нагрели на 1 0 C .
На сколько джоулей увеличилась внутренняя энергия каждого кубика?
2. Для изменения температуры нафталина, никеля и латуни массой 1 кг на 1 0 C требуется 130, 460 и 400 Дж энергии. Чему равна удельная теплоемкость этих веществ?
нафталин с =________; никель с =__________;
латунь с =_________.
1. Подготовка и проведение эксперимента.
· Налейте в калориметр воду массой 150 г комнатной температуры. Измерьте температуру воды t 1.
· Нагрейте цилиндр в сосуде с горячей водой. Измерьте температуру горячей воды t 2 (эта температура и будет начальной температурой для цилиндра)
· Опустите цилиндр в калориметр с холодной водой. Измерьте температуру нагревшейся от цилиндра воды , t .
2. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.
Масса воды в калориметре m воды , кг
Начальная температура воды
t 1, 0 C
Масса цилиндра m цил , кг
Начальная температура цилиндра t 2, 0 C
Общая температура воды и цилиндра , t , 0 C
3. Вычисления: ( c воды = 4200 )
· Количество теплоты, полученное водой при нагревании:
Q 1 = c воды ∙ m воды ∙ ( t - t 1 ) =__________________________
_____________________________________________
· Количество теплоты, отданное металлическим цилиндром:
Q 2 = c цил ∙ m цил ∙ ( t 2 - t )
Т.к. Q 1 = Q 2 , то c воды ∙ m воды ∙ ( t - t 1 ) = c цил ∙ m цил ∙ ( t 2 - t ),
значит: c воды ∙ m воды ∙ ( t - t 1 ) Q 1 .
c цил = m цил ∙ ( t 2 - t ) = m цил ∙ ( t 2 - t )
c цил = ________________________________=
= __________________________________
4. Сравните полученный результат с табличным значением и определите материал, из которого изготовлен цилиндр.
Вывод:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________
Цель работы: измерить удельную теплоемкость металлического цилиндра и сравнить ее с табличным значением.
Приборы и материалы: стакан с водой, калориметр, термометр, сосуд с горячей водой, металлический цилиндр на нити.
Ход работы.
Тренировочные задания и вопросы.-
медь: с = 380 ,
- Для изменения температуры нафталина, никеля и латуни массой 1 кг на 1 0 C требуется 130, 460 и 400 Дж энергии. Чему равна удельная теплоемкость этих веществ?
нафталин с =________; никель с =__________;
латунь с =_________.
- Подготовка и проведение эксперимента.
- Налейте в калориметр воду массой 150 г комнатной температуры. Измерьте температуру воды t1.
- Нагрейте цилиндр в сосуде с горячей водой. Измерьте температуру горячей воды t2 (эта температура и будет начальной температурой для цилиндра)
- Опустите цилиндр в калориметр с холодной водой. Измерьте температуру нагревшейся от цилиндра воды ,t.
- Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.
Масса воды в калориметре mводы, кг
t1, 0 C
Масса цилиндра mцил, кг
Начальная температура цилиндра t2, 0 C
Общая температура воды и цилиндра , t, 0 C
0,15
20
0,2
80
28
- Количество теплоты, полученное водой при нагревании:
Q1 =cводы ∙mводы ∙ (t-t1) =__________________________
_____________________________________________
- Количество теплоты, отданное металлическим цилиндром:
Q2 =cцил ∙mцил ∙ (t2-t)
Т.к. Q1 = Q2 , то cводы ∙mводы ∙ (t-t1) = cцил ∙mцил ∙ (t2-t),
значит: cводы ∙mводы ∙ (t-t1) Q1 .
cцил = mцил ∙ (t2-t) = mцил ∙ (t2-t)
cцил= ________________________________=
= __________________________________
- Сравните полученный результат с табличным значением и определите материал, из которого изготовлен цилиндр.
Вывод:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________
Просмотр содержимого документа
«Лабораторная работа № 3 "Измерение удельной теплоемкости твердого тела" для 8 класса»
Лабораторная работа № 3.
Измерение удельной теплоемкости твердого тела.
Цель работы: измерить удельную теплоемкость металлического цилиндра и сравнить ее с табличным значением.
Приборы и материалы: стакан с водой, калориметр, термометр, сосуд с горячей водой, металлический цилиндр на нити.
Ход работы.
Тренировочные задания и вопросы.-
медь: с = 380 ,
Кубики нагрели на 1 0 C.
Для изменения температуры нафталина, никеля и латуни массой 1 кг на 1 0 C требуется 130, 460 и 400 Дж энергии. Чему равна удельная теплоемкость этих веществ?
нафталин с =________; никель с =__________;
латунь с =_________.
Подготовка и проведение эксперимента.
Налейте в калориметр воду массой 150 г комнатной температуры. Измерьте температуру воды t1.
Нагрейте цилиндр в сосуде с горячей водой. Измерьте температуру горячей воды t2 (эта температура и будет начальной температурой для цилиндра)
Опустите цилиндр в калориметр с холодной водой. Измерьте температуру нагревшейся от цилиндра воды ,t.
Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.
Масса воды в калориметре mводы, кг
t1, 0 C
Масса цилиндра mцил, кг
Начальная температура цилиндра t2, 0 C
Общая температура воды и цилиндра , t, 0 C
Вычисления: ( cводы = 4200 )
Количество теплоты, полученное водой при нагревании:
Q1 =cводы ∙mводы ∙ (t-t1) =__________________________
_____________________________________________
Количество теплоты, отданное металлическим цилиндром:
Q2 =cцил ∙mцил ∙ (t2-t)
Т.к. Q1 = Q2 , то cводы ∙mводы ∙ (t-t1) = cцил ∙mцил ∙ (t2-t),
значит: cводы ∙mводы ∙ (t-t1) Q1 .
cцил = mцил ∙ (t2-t) = mцил ∙ (t2-t)
cцил= ________________________________=
= __________________________________
Сравните полученный результат с табличным значением и определите материал, из которого изготовлен цилиндр.
Вывод:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________
Физика
Урок 15: Лабораторная работа "Измерение удельной теплоемкости твердого тела"
Цель лабораторной работы, объект исследования, приборы и материалы
Тема сегодняшнего занятия посвящена тому, каким образом можно определить удельную теплоемкость вещества опытным путем, т. е. на практике. Конкретно мы рассмотрим определение теплоемкости на примере твердого тела – металлического (латунного) цилиндра.
Цель работы: определить удельную теплоемкость металлического цилиндра.
Объект исследования: латунный цилиндр, подвешенный на нити.
Приборы и материалы: металлический цилиндр на нити (рис. 1), стакан с горячей и стакан с холодной водой (рис. 2), два термометра (рис. 3), весы (рис. 4), калориметр (рис. 5).
Рис. 1. Металлический цилиндр (Источник)
Рис. 2. Стакан с водой (Источник)
Ход работы
- Поместим металлический цилиндр в стакан с горячей водой и измерим термометром ее температуру. Она будет равняться температуре цилиндра, т. к. через определенное время температуры воды и цилиндра сравняются.
- Затем нальем в калориметр холодную воду и измерим ее температуру.
- После этого поместим привязанный на нитке цилиндр в калориметр с холодной водой и, помешивая в нем воду термометром, измерим установившуюся в результате теплообмена температуру (рис. 6).
Рис. 6. Ход выполнения лабораторной работы
Обработка данных и вычисление результата
Измеренная установившаяся конечная температура в калориметре и остальные данные позволят нам рассчитать удельную теплоемкость металла, из которого изготовлен цилиндр. Вычислять искомую величину мы будем исходя из того, что, остывая, цилиндр отдает ровно такое же количество теплоты, что и получает вода при нагревании, происходит так называемый теплообмен (рис. 7).
Рис. 7. Теплообмен
Соответственно получаем следующие уравнения. Для нагрева воды необходимо количество теплоты:
;
.
При остывании металлического цилиндра выделится количество теплоты:
Замечание. В обеих формулах мы вычитаем из большей температуры меньшую для определения положительного значения количества теплоты.
Как было указано ранее, в процессе теплообмена количество теплоты, полученное водой, равно количеству теплоты, которое отдал металлический цилиндр:
Следовательно, удельная теплоемкость материала цилиндра:
Полученные результаты в любой лабораторной работе удобно записывать в таблицу, причем проводить для получения усредненного максимально точно приближенного результата несколько измерений и вычислений. В нашем случае таблица может выглядеть примерно следующим образом:
Масса воды в калориметре
Начальная температура цилиндра
Вывод: вычисленное значение удельной теплоемкости материала цилиндраСегодня мы рассмотрели методику проведения лабораторной работы по измерению удельной теплоемкости твердого тела. На следующем уроке мы поговорим о выделении энергии при сгорании топлива.
Читайте также: