Лабораторна робота № 1. Вивчення теплового балансу за умови змішування води різної температури

Мета: ознайомитися з будовою та принципом дії калориметра; визначити кількість теплоти, віддану гарячою водою, і кількість теплоти, одержану холодною водою, у результаті змішування води різної температури; порівняти результати.

Обладнання: мірний циліндр, термометр, калориметр, склянка з холодною водою, склянка з гарячою водою, паперові серветки, мішалка.

Теоретичні відомості

Для багатьох дослідів із вивчення теплових явищ застосовують калориметр — пристрій, що складається з двох посудин, які розміщені одна в одній і розділені повітряним прошарком (див. рисунок). Завдяки невеликій відстані між внутрішньою і зовнішньою посудинами, що зумовлює відсутність конвекційних потоків, а також унаслідок слабкої теплопровідності повітря теплообмін із довкіллям у калориметрі є незначним.

ВКАЗІВКИ ДО РОБОТИ

Підготовка до експерименту

1. Перед тим як розпочати вимірювання:

а) уважно прочитайте теоретичні відомості, подані вище;
б) згадайте, у чому полягає стан теплової рівноваги.

2. Визначте ціну поділки шкал вимірювальних приладів.

Експеримент

Суворо дотримуйтесь інструкції з безпеки (див. форзац).

Результати вимірювань відразу заносьте до таблиці.

1. Ознайомтесь із будовою калориметра.

2. Налийте в мірний циліндр 60-80 мл холодної води. Визначте її об’єм (V₁) і виміряйте її температуру (t₁).

3. Налийте в калориметр гарячої води (1/3 внутрішньої посудини калориметра) і виміряйте її температуру (t₂).

4. Не виймаючи термометра, вилийте в калориметр холодну воду з мірного циліндра і, обережно перемішуючи суміш мішалкою, стежте за показами термометра. Щойно змінення температури стане непомітним, запишіть температуру суміші (t).

5. Обережно вийміть термометр із води, протріть серветкою та покладіть у футляр.

6. Перелийте всю воду з калориметра в мірний циліндр, виміряйте загальний об’єм V води.

Опрацювання результатів експерименту

1. Визначте масу холодної води за формулою: m₁ = p_водиV₁. За формулою Q₁ = c_водиm₁(t - t₁) обчисліть кількість теплоти Q₁,одержану холодною водою.

2. Визначте об’єм V₂ і масу m₂ гарячої води: V₂ = V - V₁; m₂ = p_водиV₂. За формулою Q₂ = c_водиm₂(t₂ - t) обчисліть кількість теплоти Q₂, віддану гарячою водою.

3. Закінчіть заповнення таблиці.

Температура води, °С			Об’єм води, мл			Маса води, кг		Кількість теплоти, Дж
t₁	t₂	t	V₁	V	V₂	m₁	m₂	Q₁	Q₂

Аналіз результатів експерименту

Проаналізуйте експеримент і його результати. Сформулюйте висновок, у якому:

а) порівняйте кількість теплоти, віддану гарячою водою, і кількість теплоти, одержану холодною водою;
б) зазначте причину можливої розбіжності результатів.

Завдання «із зірочкою»

Оцініть відносну похибку експерименту, скориставшись формулою: