Лабораторна робота Тема: «Визначення питомої теплоємності тіла»

Тема уроку: Лабораторна робота

Тема:   «Визначення питомої теплоємності тіла»

Мета уроку:  Визначити питому теплоємність тіла в твердому стані. Допомогти учням у роботі з оволодіння методами вимірювання фізичних величин, розвивати вміння використовувати вимірювальні прилади.

Обладнання: Набір циліндрів, терези з важками, термометр, алюмінієвий калориметр, набір циліндрів, склянка з водою, електроплитка, паличка для розмішування.

! Основні правила з техніки безпеки під час виконання роботи:

1.  Приступати до виконання роботи можна тільки після дозволу вчителя.

2. Будьте уважні при роботі з вагами, не втрачайте важки. Встановіть терези по середині столу.

3. Учням забороняється самостійно брати гарячі  предмети.

4. Після закінчення роботи слід привести в порядок робоче місце, здати всі прилади і матеріали.

5. Після вимірювання температури термометр слід покласти в футляр. Забороняється нагрівати на плитці внутрішню  або зовнішню посудини калориметра.

Контрольні запитання

1) Дайте означення внутрішньої енергії, температури.

2) Які способи зміни внутрішньої енергії Вам відомі? Які види теплопередачі ви знаєте? Дайте їм означення та коротко охарактеризуйте, наведіть приклади.

 3) Поясніть, що таке «теплова рівновага».

4) Дайте означення кількості теплоти, в яких одиницях в СІ вона вимірюється?

5) Дайте означення питомої теплоємності та одиниць її вимірювання?

6)Яким способом можна виміряти питому теплоємність відомої й навіть невідомої речовини? І як при цьому визначити передану тілу кількість теплоти?

Теоретичні відомості

Для визначення питомої теплоємності речовини можна скористатись таким методом. Тіло нагрівають у воді за температури 100 ⁰С, а потім опускають у калориметр зі холодною водою. Відбувається теплообмін, у якому беруть участь чотири тіла: віддає енергію тверде тіло, одержують вода, калориметр, термометр.

Оскільки термометр і калориметр порівняно з водою отримують незначну кількість теплоти, можемо вважати, що кількість теплоти віддана твердим тілом, дорівнює кількості теплоти, одержаної холодною водою:

Q_тіла = Q_води

Отже,

де  - питомі теплоємності тіла і води відповідно,

      - маси тіла і води відповідно,

      - початкові температури тіла і води перед зануренням тіла у воду,

      - температура тіла і води після встановлення теплової рівноваги

Для визначення питомої теплоємності відповідно до формули: треба виміряти величини:

1. Масу тіла m.
2. Різницю температур  .
3. Кількість теплоти Q, отриману даним тілом, або віддану ним. Якщо виміряти можливості немає, треба спробувати цю величину обчислити.Треба передати цю кількість теплоти речовині, питома теплоємність якої відома, наприклад, воді  питома теплоємність якої C₁= 4200 Дж/кг⁰С.

Кількість теплоти, отримана холодною водою при охолодженні в ній поміщеного нагрітого досліджуваного металевого циліндра, дорівнює (точніше: майже дорівнює) кількості теплоти, відданому циліндром тобто  .

Хід роботи

1.               У колориметрі перебуває холодна вода масою m₁= 0,1кг. Вимірюємо   її температуру t_1.
2.               Дістаємо з гарячої води нагрітий циліндр (вважаючи, що його температура дорівнює температурі гарячої води), визначивши його температуру  t₂ і швидко поміщаємо його у холодну воду, що перебуває в посудині колориметра.
3.               Уважно стежимо за змінами показань термометра й знімаємо його показання в той час, коли його значення  t   буде найбільшим (тобто підвищення температури вже не відбувається).
4.               Виймаємо циліндр з калориметра  й ретельно витерши його, зважуємо, визначаючи масу m₂  з точністю до 1г.
5.               Записуємо виміряні величини до таблиці.

6.               Переходимо до розрахунків:

1.                 Кількість теплоти:       Q=C₁m₁ (t – t₁)
2.                 Питома теплоємність:   

! Звернути увагу на правила й точність виміру фізичних величин, на можливі помилки й заходи з їх попередження.

7. Одержавши результат, необхідно зрівняти його значення з табличним значенням питомої теплоємності.

Можливі варіанти:

                 латунь - 400Дж/кг⁰С;

                 залізо - 460ДЖ/кг⁰С;

                 алюміній  - 920Дж/кг⁰С

8. Висновок до роботи відповідно до отриманого результату.

Додаткове завдання: У латунний калориметр масою 200г налита вода, маса якої 400г. Початкова температура води й калориметра 17 ⁰С. У воду помістили тіло зі срібла масою 600г, нагріте до температури 85 ⁰С. Вода нагрілася до 22 ⁰С. Визначите питому теплоємність срібла.

Домашнє завдання

Підручник фізика 10 клас Є. В. Коршак

1.        Повторити §23 підручника.
2.        Розв'яжіть задачі:

1. Яка питома теплоємність речовини, якщо для нагрівання 1 кг цієї речовини на 2 ⁰С знадобиться кількість теплоти 1 кДж?
2. Для нагрівання деякого тіла масою 2 кг від 20 ⁰С до  60 ⁰С затратили 73,6 кДж енергії. З якої речовини виготовлене тіло?
3. У калориметр, у якому міститься 200 г води з температурою 10 ⁰С, поклали мідний брусок масою 50 г, температура якого 100 ⁰С. Визначте температуру системи після встановлення теплової рівноваги. Вважайте, що при охолодженні бруска вся теплота йде на нагрівання води.