Лабораторна робота "Визначення питомої теплоємності речовини"

Лабораторна робота

Тема:   «Визначення питомої теплоємності речовини».

Мета уроку: допомогти учням у роботі з оволодіння методами вимірювання фізичних величин, розвивати вміння використовувати вимірювальні прилади.

Продовжити роботу з активізації розумової діяльності учнів, сприяти самостійному пошуку відповіді на поставлене завдання.

Розвивати вміння учнів оцінювати результати своєї роботи.

Формування ключових компетентностей:

•               Спілкування державною мовою.
•               Математична грамотність.
•               Компетентності в природничих науках і технологіях.
•               Уміння навчатися впродовж життя.
•               Екологічна грамотність і здорове життя.

Тип уроку: урок формування практичних навичок.

Обладнання, прилади й матеріали:

1.               На робочих столах учнів:

склянка з водою; маса якої 0,1 кг; колориметр; термометр; терези з важками; металевий циліндр на нитці.

2.               На столі вчителя:

Калориметр з гарячою водою; електронагрівник; термометр; комп'ютер; проектор.

Основні етапи уроку:

1.                      Вступна бесіда
2.                      Виконання експерименту учнями й обробка результатів виміру
3.                      Підведення підсумків роботи.
4.                      Повідомлення Д.З.

I  Вступна бесіда

Мета бесіди:

Сформулювати мету роботи, повторити пройдений матеріал (фронтальне опитування), обговорити хід виконання лабораторної роботи.

•                 Продовжуємо вивчати теплові явища. Згадуємо основні поняття й співвідношення між фізичними величинами.

1.               Яку енергію називають внутрішньою енергією?
2.               Що можна сказати про зміну внутрішньої енергії тіла при зміні його температури?
3.               Якими способами можна виміряти внутрішню енергію тіла?
4.               Як називається енергія, яку одержує тіло при теплопередачі? (або втрачає)? У яких одиницях її вимірюють?
5.               Від чого залежить кількість теплоти, передана тілу при його нагріванні або виділені під час охолодження тіла?
6.               Якою величиною характеризується залежність кількості теплоти від роду речовини?
7.               Що таке питома теплоємність речовини? У яких одиницях вона виміряється?
8.               За якою формулою можна розрахувати кількість теплоти, необхідну для нагрівання тіла або виділення її при охолодженні?
9.               У формулу входить значення питомої теплоємності речовини. Як довідатися її значення?

•                 А як ці значення потрапили в таблицю? Яким способом можна виміряти питому теплоємність відомої й навіть невідомої речовини? Чи є необхідність взяти цю речовину масою 1кг і нагрівати її на 1ºС? І як при цьому визначити передану тілу кількість теплоти?
•            Пропоную розв'язати цю проблему виконавши лабораторну роботу.

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

Масу тіла m. Як це зробити? (Роздуми учнів, з підказками вчителя)

Різницю температур  ? Як? (Роздуми учнів, з підказками вчителя)

Але як виміряти кількість теплоти Q, отриману даним тілом, або віддану ним (до речі, що зручніше)? (Роздуми учнів)

Якщо виміряти можливості немає, треба спробувати цю величину обчислити! Як?

Звичайно, треба передати цю кількість теплоти речовині, питома теплоємність якої відома, наприклад, воді  питома теплоємність якої C₁=4200Дж/кг⁰С.

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

Тепер давайте визначимо послідовність наших дій

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:

3.               Кількість теплоти:       Q=C₁m₁ (t – t₁)
4.               Питома теплоємність:  

Нагадуємо про необхідність звернути увагу на правила й точність виміру фізичних величин, на можливі помилки й заходи з їх попередження. А також згадаємо основні правила ТБ.

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.

2.            Виконання експерименту і обробка результатів виміру.

Учні перевіряють, чи всі необхідне є в наявності. Самостійно проводять виміри відповідно до обговореного плану роботи, результати записують у таблицю.

Учитель: стежить за роботою, дає практичні вказівки, але уникає зайвої опіки.

3.        Підведення підсумків роботи.

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

Можливі варіанти:

•              латунь - 400Дж/кг⁰С;
•              залізо - 460ДЖ/кг⁰С;
•              алюміній  - 920Дж/кг⁰С

Учні пишуть висновок до роботи відповідно до отриманого результату.

У роботі не обов'язково вважати кращим результат, що збігається з табличним, але слід запропонувати учням зробити висновки про причини неточності виміру.

Кращим учням пропонується додаткове завдання:

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

IV. Повідомлення домашнього завдання