Якщо тіла мають
різні значення температури, то перебувають у стані теплообміну, і через деякий
час досягають стану теплової рівноваги, коли їх температури вирівнюються, тобто
встановлюється тепловий баланс.
Перебуваючи у теплообмінному процесі, менш
нагріті тіла отримують таку кількість теплоти, яку віддають більш нагріті тіла.
Такий процес теплообміну можна описати рівнянням Qвід
= Qотр.
Де Qвід - кількість теплоти, яку віддали більш нагріті тіла,
Qотр –
кількість теплоти, яку отримали менш нагріті тіла.
Для обчислення кількості теплоти, яку тіло
отримує або втрачає під час теплообміну, використовують формулу Q=cm(t°2 - t°1),
де с – питома теплоємність речовини,
m –
маса тіла,
t°1 – початкова температура тіла,
t°2 – кінцева температура тіла.
В даній роботі
потрібно експериментально переконатися у справедливості рівняння теплового
балансу під час змішування води різних температур. При проведенні експерименту
важливо запобігти втратам тепла в навколишнє середовище. Для цього
використовують калориметр (від латинського «calor»
– тепло і грецького «metreo» – вимірюю)
– це спеціальний прилад, який застосовується
для проведення дослідів з теплових явищ і сприяє створенню необхідних умов для
досліду. Він складається з двох посудин, вставлених одна в одну, і
відокремлених шаром повітря або іншого теплоізолюючого матеріалу, що дає
можливість зменшувати теплообмін між зовнішнім середовищем і тим, що міститься
у її внутрішній посудині.
В процесі
проведення досліджень, необхідно чітко зафіксувати стан теплової рівноваги за
допомогою термометра. Оскільки в шкільних умовах важко забезпечити високу
точність вимірювань калориметричним методом, обчислення краще робити з двома
значущими цифрами.
У нашому випадку температура холодної води дорівнює 25°С:
t°х=25°С
2. За допомогою мензурки потрібно відміряти, наприклад, 100 мл гарячої води (mг=100 г), перелити у калориметр та виміряти її температуру.
У нашому випадку температура гарячої води дорівнює 40°С:
t°г=40°С
3. Перелийте із склянки холодну воду у калориметр.
4. Зафіксуйте значення температури суміші гарячої і
холодної води після встановлення теплової рівноваги.
У нашому випадку температура суміші дорівнює 32°С:
t°=32°С
5. Обчисліть кількість теплоти, яку віддала гаряча вода при змішуванні з холодною за формулою
Qг =cmг (t°г -t°).
6. Обчисліть кількість теплоти, яку отримала холодна вода при змішуванні з гарячою за формулою
Qх =cmх (t° - t°х).
7. Порівняйте кількість теплоти, яку віддала гаряча вода Qг із кількістю теплоти, яку отримала холодна вода Qх при змішуванні та зробіть висновок.
Виконання роботи.
1. За допомогою мензурки потрібно відміряти, наприклад, 100 мл холодної
води (mх=100 г) та перелити у порожню склянку та виміряти її температуру.
t°х=25°С
2. За допомогою мензурки потрібно відміряти, наприклад, 100 мл гарячої води (mг=100 г), перелити у калориметр та виміряти її температуру.
У нашому випадку температура гарячої води дорівнює 40°С:
t°г=40°С
3. Перелийте із склянки холодну воду у калориметр.
У нашому випадку температура суміші дорівнює 32°С:
t°=32°С
5. Обчисліть кількість теплоти, яку віддала гаряча вода при змішуванні з холодною за формулою
Qг =cmг (t°г -t°).
6. Обчисліть кількість теплоти, яку отримала холодна вода при змішуванні з гарячою за формулою
Qх =cmх (t° - t°х).
7. Порівняйте кількість теплоти, яку віддала гаряча вода Qг із кількістю теплоти, яку отримала холодна вода Qх при змішуванні та зробіть висновок.
Немає коментарів:
Дописати коментар