Лабораторная работа № 2. Определение удельной теплоемкости вещества

Цель: определить удельную теплоемкость вещества в твердом состоянии.

Оборудование: измерительный цилиндр, весы с разновесами, термометр, калориметр, металлическое тело с нитью, стакан с водой комнатной температуры, электрический чайник с кипящей водой (один на класс), бумажные салфетки, мешалка.

Теоретические сведения

Для определения удельной теплоемкости вещества в твердом состоянии можно воспользоваться следующим методом. Твердое тело нагревают в кипятке, а затем опускают в калориметр с холодной водой. Происходит теплообмен, в котором принимают участие четыре тела: отдает энергию твердое тело, получают энергию вода, калориметр, термометр. По сравнению с водой термометр и калориметр получают незначительное количество теплоты, поэтому можно считать, что количество теплоты, отданное твердым телом, равно количеству теплоты, полученному холодной водой: Q_тела = Q_воды. Следовательно, с_телаm_тела(t_тела- t) = c_в_одыm_воды(t - t_воды); отсюда:

где с_тела, с_воды — удельные теплоемкости вещества, из которого состоит тело, и воды; m_тела, m_воды — массы тела и воды; t_тела и t_воды — температуры тела и воды в начале опыта; t — температура тела и воды после установления теплового равновесия.

УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ

Подготовка к эксперименту

1. Прежде чем приступить к измерению:

а) внимательно прочитайте теоретические сведения, представленные выше;
б) вспомните, что характеризует удельная теплоемкость вещества; какова единица удельной теплоемкости.

2. Определите цену деления шкалы каждого измерительного прибора.

Эксперимент

Строго соблюдайте инструкцию по безопасности (см. форзац).

Результаты измерений сразу заносите в таблицу.

1. Налейте в измерительный цилиндр 100-150 мл воды. Измерьте объем воды (V_воды).

2. Перелейте воду из измерительного цилиндра в калориметр. Измерьте начальную температуру воды в калориметре (t_воды).

3. Извлеките термометр из воды и положите на салфетку. Подойдите с калориметром к учителю, который из чайника с кипящей водой достанет за нить металлическое тело и опустит его в ваш калориметр.

4. Снова поместите термометр в калориметр и, слегка перемешивая воду мешалкой, следите за повышением температуры. Как только изменение температуры станет незаметным (то есть установится тепловое равновесие), запишите показание термометра — конечную температуру воды (t).

5. Извлеките термометр из воды, осушите его бумажной салфеткой и положите в футляр.

6. Извлеките металлическое тело из воды, осушите его бумажной салфеткой и взвесьте (m_тела).

Обработка результатов эксперимента

Анализ результатов эксперимента

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

а) какую величину вы измеряли;
б) какой результат получили;
в) какие факторы повлияли на точность полученного результата.

Творческое задание

Предложите способ определения удельной теплоемкости жидкости. Запишите план эксперимента.

Задание «со звездочкой»

Оцените относительную погрешность проведенного в ходе лабораторной работы эксперимента, воспользовавшись формулой:

где с_изм — полученное во время эксперимента значение удельной теплоемкости вещества, из которого изготовлено тело; с_табл — табличное значение удельной теплоемкости этого вещества.