Физика. 8 класс. Барьяхтар

Лабораторная работа № 1. Изучение теплового баланса при смешивании воды разной температуры

Цель: ознакомиться с устройством и принципом действия калориметра; определить количество теплоты, переданное горячей водой, и количество теплоты, полученное холодной водой, в результате смешивания воды разной температуры, сравнить результаты.

Оборудование: измерительный цилиндр, термометр, калориметр, стакан с холодной водой, стакан с горячей водой, бумажные салфетки, мешалка.

Теоретические сведения

Для многих опытов по изучению тепловых явлений применяют калориметр — устройство, которое состоит из двух сосудов, размещенных друг в друге и разделенных воздушной прослойкой (см. рисунок). Благодаря небольшому расстоянию между внутренним и внешним сосудами (что обеспечивает отсутствие конвекционных потоков) и из-за слабой теплопроводности воздуха теплообмен с окружающей средой в калориметре незначителен.

УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ

Подготовка к эксперименту

1. Прежде чем приступить к измерениям:

• а) внимательно прочитайте теоретические сведения, приведенные выше;
• б) вспомните, что такое состояние теплового равновесия.

2. Определите цену деления шкалы каждого измерительного прибора.

Эксперимент

Строго соблюдайте инструкцию по безопасности (см. форзац).

Результаты измерений сразу заносите в таблицу.

1. Ознакомьтесь с устройством калориметра.

2. Налейте в измерительный цилиндр 60-80 мл холодной воды. Определите ее объем (V₁) и измерьте температуру (t₁).

3. Налейте в калориметр горячей воды (1/3 внутреннего сосуда калориметра) и измерьте ее температуру (t₂).

4. Не вынимая термометр, перелейте в калориметр холодную воду из измерительного цилиндра и, осторожно перемешивая смесь мешалкой, следите за показаниями термометра. Как только изменение температуры станет незаметным, запишите температуру смеси (t).

5. Осторожно извлеките термометр из воды, протрите салфеткой и положите в футляр.

6. Перелейте всю воду из калориметра в измерительный цилиндр, измерьте общий объем V воды.

Обработка результатов эксперимента

1. Определите массу холодной воды: m₁ = ρ_водыV₁. По формуле Q₁ = с_водыm₁(t - t₁) вычислите количество теплоты Q₁, полученное холодной водой.

2. Определите объем V₂ и массу m₂ горячей воды: V₂ = V - V₁; m₂ = ρ_водыV₂. По формуле Q₂ = c_водыm₂(t₂ - t) вычислите количество теплоты Q₂, переданное горячей водой.

3. Закончите заполнение таблицы.

Температура воды, °C			Объем воды, мл			Масса воды, кг		Количество теплоты, Дж
t1	t2	t	V1	V	V2	m1	m2	Q1	Q2

Анализ результатов эксперимента

Проанализируйте эксперимент и его результаты. Сформулируйте вывод, в котором:

• а) сравните количество теплоты, переданное горячей водой, и количество теплоты, полученное холодной водой;
• б) укажите причину возможного расхождения результатов.

Задание «со звездочкой»

Оцените относительную погрешность эксперимента, воспользовавшись формулой: