Лабораторні роботи 1-2

Назад до змісту

1. Дослідження теплового балансу за змішування води різної температури

Таблиця результатів:

Маса холодної води, $m_1$ , кг	Маса теплої води, $m_2$ , кг	Температура холодної води, $t_1$ , °C	Температура теплої води, $t_2$ , °C	Температура суміші, t, °C	Кількість теплоти, що отримала холодна вода $Q_1$ , Дж	Кількість теплоти, що віддала тепла вода, $Q_2$ , Дж
0,1	0,1	20	50	34	5880	6720

Обчислення:

Кількість теплоти, яку отримала холодна вода:

Q_1 = c \cdot m_1 \cdot (t - t_1)

Q_1 = 4200 \dfrac{Дж}{кг \cdot °C} \cdot 0,1 кг \cdot (34°C - 20°C) = 420 \cdot 14 = 5880 Дж

Кількість теплоти, яку віддала гаряча вода:

Q_2 = c \cdot m_2 \cdot (t_2 - t)

Q_2 = 4200 \dfrac{Дж}{кг \cdot °C} \cdot 0,1 кг \cdot (50°C - 34°C) = 420 \cdot 16 = 6720 Дж

Висновок: Порівнюючи отримані значення $Q_1$ і $Q_2$ , бачимо, що кількість теплоти, яку віддала гаряча вода (6720 Дж), трохи більша за кількість теплоти, яку отримала холодна вода (5880 Дж). Це можна пояснити неминучими втратами тепла в навколишнє середовище під час проведення досліду. В ідеальних умовах ці значення мали б бути рівними.

2. Визначення питомої теплоємності речовини

Таблиця результатів:

Початкова температура води $t_1$ , °C	Кінцева температура води t, °C	Маса води $m_1$ , кг	Маса тіла $m_2$ , кг	Кількість теплоти, що отримує вода $Q_1$ , Дж	Кількість теплоти, що віддає тіло $Q_2$ , Дж	Питома теплоємність тіла $c_2$ , Дж/(кг·°С)
20	38	0,15	0,2	11340	11340	915

Обчислення:

Кількість теплоти, яку отримала вода:

Q_1 = c_1 \cdot m_1 \cdot (t - t_1)

Q_1 = 4200 \dfrac{Дж}{кг \cdot °C} \cdot 0,15 кг \cdot (38°C - 20°C) = 630 \cdot 18 = 11340 Дж

Рівняння теплового балансу:

Згідно з рівнянням теплового балансу, кількість теплоти, яку віддало нагріте тіло, дорівнює кількості теплоти, яку отримала вода (втратами тепла нехтуємо).

Q_2 = Q_1 = 11340 Дж

Питома теплоємність речовини циліндра:

Із формули $Q_2 = c_2 \cdot m_2 \cdot (t_{тіла} - t)$ знаходимо $c_2$ :

c_2 = \dfrac{Q_2}{m_2 \cdot (t_{тіла} - t)}

c_2 = \dfrac{11340 Дж}{0,2 кг \cdot (100°C - 38°C)} = \dfrac{11340}{0,2 \cdot 62} = \dfrac{11340}{12,4} \approx 915 \dfrac{Дж}{кг \cdot °C}

Висновок: Розрахована питома теплоємність речовини становить приблизно $915 \dfrac{Дж}{кг \cdot °C}$ . Порівнюючи це значення з табличними даними, можна зробити висновок, що циліндр виготовлено з алюмінію, питома теплоємність якого становить $920 \dfrac{Дж}{кг \cdot °C}$ .