ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Исследование уравнения теплового баланса
Оборудование: Термометр, калориметр, мерный цилиндр, весы, стакан с водой комнатной температуры, лоток, штатив, горячая вода.
Краткая теория
При определенных условиях для механических явлений выполняется закон сохранения механической энергии: полная механическая энергия системы тел сохраняется, если они взаимодействуют силами тяготения или упругости. Если действуют силы трения, то полная механическая энергия тел не сохраняется, часть её (или вся) превращается в их внутреннюю энергию.
Мерой измерения внутренней энергии в процессе теплообмена является количество теплоты Q.
Уравнение теплового баланса: Суммарное количество теплоты, выделенное в теплоизолированной системе равно суммарному количеству теплоты, которое в данной системе поглощается.
Qотданное+Qполученное=0
В случае с изолированной системой, при смешивании горячей и холодной воды, количество теплоты Q1, отданное горячей водой, должно быть равно количеству теплоты Q2, полученному холодной водой.
|Q1|=|Q2|
Причем, Q1- выделенное количество тепла, должно быть меньше 0, а Q2- полученное, должно быть больше 0.
Если в процессе теплообмена не происходит изменения агрегатного состояния вещества, то оказывается, что количество теплоты Q, полученное телом, пропорционально массе тела m и разности температур ∆t=t2-t1 , где t1 и t2- начальная и конечная температура соответственно.
Q=cm∆t=cm(t2-t1)
Физическая величина с, является коэффициентом пропорциональности и в данном уравнении называется удельной теплоемкостью вещества.
Ход работы
2. Зафиксировать необходимые значения температуры воды перед началом проведения опыта..
3. Рассчитать количество теплоты, которым тела обмениваются при теплообмене.
4. Определить между какими телами происходит теплообмен в данных условиях.
5. Определить массу холодной и горячей воды, зная ее плотность и объем.
6. Определить температуру смеси после добавления горячей воды к холодной воде горячей, пронаблюдать за изменением столба жидкости и зафиксировать значения, когда столб жидкости перестанет расти.
7. Рассчитать количество теплоты, которое одно тело должно передать, а другое принять для изменения его начальной температуры в конечную.
8. Записать полученные расчеты в таблицу.
Контрольные вопросы
1. Как экспериментально определить массу воды?
2. Почему калориметр имеет двойные стенки?
3. Почему холодную воду надо брать комнатной температуры?
4. Будут ли равными изменения температуры и количество отданной и принятой теплоты, если использовать неравные массы теплой и холодной воды.
5. Объясните, как влияет участие калориметра на полученные результаты? Всегда ли мы можем пренебречь его влиянием?
Видео-файл "Исследование уравнения теплового баланса"
На данном видео с помощью приложения Power Point была создана анимация проведения данного опыта с имеющимся оборудованием.
Разработанную методику проведения лабораторной работы и результаты выполненной работы можно посмотреть или скачать по ссылкам ниже.
