и из закона сохранения энергии следует, что
P.2.3.2.1(с) Определение удельной теплоемкости твердых тел
Цель работы: изучение первого начала термодинамики и методов определения теплоемкости. Решаемые задачи:
1. Определение температуры системы, которая устанавливается при соединении холодной воды с подогретой медной, свинцовой или стеклянной дробью. 2. Определение удельной теплоемкости меди, свинца и стекла.
Теория
Количество теплоты , которое поглощается или выделяется телом при нагреве или охлаждении пропорционально изменению температуры и массе :
, (1) где коэффициент пропорциональности называется удельной теплоемкостью и является величиной, зависящей от материала. В этом эксперименте определяются теплоемкости различных веществ. В (2) где - масса дроби, - удельная теплоемкость дроби. Количество теплоты , поглощаемое водой: (3) где - масса воды, - удельная теплоемкость воды. Емкость калориметра также поглощает часть тепла, выделяемого дробью. Теплоемкость калориметра можно представить в следующем виде (4) где является водным эквивалентом массы емкости калориметра. Тогда количество теплоты, поглощаемое калориметром в этом процессе:
и из закона сохранения энергии следует, что
Удельная теплоемкость воды и водный эквивалент массы калориметра предполагаются известными. Температура равна температуре водяного пара. После измерения величин , , и можно будет вычислить неизвестную величину с помощью следующего соотношения (5)
Экспериментальная установка и аппаратура:
Рис.1 Внешний вид установки (1) Крышка для сосуда Дьюара (2) Сосуд Дьюара (3) Mobile-CASSY® (4) NiCr-Ni температурный сенсор 1,5 мм (5) Нагреватель (6) Свинцовая (медная, стеклянная) дробь (7) Парогенератор (8) Стакан, 400 мл, низкий (9) Силиконовая подводка, 7 мм Ø (10) Школьные и лабораторные весы § Теплозащитные рукавицы
Проведение эксперимента Схема экспериментальной установки показана на рис. 1.
1. Заполните водой парогенератор, осторожно закройте устройство, и подключить его с помощью силиконовой трубки к верхней части парогенератора (вход для пара). 2. Надежно соедините также силиконовую трубку с нижним шлангом нагревательного прибора (пара на выходе), и повесьте другой конец в стакан. 3. Открыв пробку, засыпьте свинцовую дробь в верхнюю часть парогенератора полностью, насколько возможно, и скрепите пробкой. 4. Подключите парогенератор к электрической сети, и нагревайте дробь в течение приблизительно 20-25 минут паром.
5.Измерьте массу пустого сосуда Дьюара и заполните его водой массы около 180 г. Определите . 6. Закройте крышкой сосуд Дьюара и вставьте датчик температуры (NiCr-Ni температурный сенсор). 7. Измерьте температуру воды . 8. Откройте крышку сосуда Дьюара и положите ее в сторону, вставьте сетку для образцов в сосуд Дьюара. 9. Засыпьте дробь, температура которой =100°С в сетку для образцов, закройте крышку и тщательно перемешайте воду с дробью. 10. Определите температуру системы дождавшись момента, когда температура воды перестает расти. 11. Измерьте массу дроби. 12. Повторите эксперимент с медной и стеклянной дробью.
Основные результаты 1. Представьте экспериментальные данные в виде таблицы: масса воды кг, температура дроби =100°С.
2. Вычислите по формуле (5) удельные теплоемкости твердых тел и сравните полученные значения с табличными. Используйте при этом следующие данные водный эквивалент массы калориметра: кг, удельная теплоемкость воды: =4.19 кДж/(К·кг)
Выводы Проанализируйте полученные результаты и сделайте вывод. ©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|