ЛР №1. Вивчення теплового балансу за умов змішування води різної температури.

 Мета роботи: Переконатися за допомогою дослідів, чи справджується рівняння теплового балансу під час змішування води різної температури.

Обладнання: калориметр, термометр, мірний циліндр або мензурка, посудина з водою.

Техніка безпеки: будьте особливо обережними при користуванні скляним посудом і приладами. Не використовуйте термометр для помішування рідини, у яку він занурений. Не допускайте перевищення допустимих для термометра меж вимірювання. Категорично забороняється працювати з ртутними термометрами. Пам’ятайте, що ртуть, а особливо її пари, дуже отруйні.

Теоретичні відомості.

Якщо тіла мають різні значення температури, то перебувають у стані теплообміну, і через деякий час досягають стану теплової рівноваги, коли їх температури вирівнюються, тобто встановлюється тепловий баланс. Перебуваючи у теплообмінному процесі, менш нагріті тіла отримують таку кількість теплоти, яку віддають більш нагріті тіла. Такий процес теплообміну можна описати рівнянням 

Q_від = Q_отр. 

Де  Q_від  - кількість теплоти, яку віддали більш нагріті тіла,

      Q_отр – кількість теплоти, яку отримали менш нагріті тіла.

 Для обчислення кількості теплоти, яку тіло отримує або втрачає під час теплообміну, використовують формулу  

Q=cm(t°₂ - t°₁), 

де с – питома теплоємність речовини, 

    m – маса тіла, 

    t°₁ – початкова температура тіла,

    t°₂ – кінцева температура тіла.

В даній роботі потрібно експериментально переконатися у справедливості рівняння теплового балансу під час змішування води різних температур. При проведенні експерименту важливо запобігти втратам тепла в навколишнє середовище. Для цього використовують калориметр (від латинського «calor» – тепло і грецького «metreo» – вимірюю) – це спеціальний прилад, який застосовується для проведення дослідів з теплових явищ і сприяє створенню необхідних умов для досліду. Він складається з двох посудин, вставлених одна в одну, і відокремлених шаром повітря або іншого теплоізолюючого матеріалу, що дає можливість зменшувати теплообмін між зовнішнім середовищем і тим, що міститься у її внутрішній посудині.

В процесі проведення досліджень, необхідно чітко зафіксувати стан теплової рівноваги за допомогою термометра. Оскільки в шкільних умовах важко забезпечити високу точність вимірювань калориметричним методом, обчислення краще робити з двома значущими цифрами.

Виконання роботи.

1. Ознайомтеся з обладнанням для лабораторної роботи.

2. За допомогою мензурки відміряйте 100 мл холодної води, перелийте у порожню склянку та виміряйте її температуру.

3. За допомогою мензурки відміряйте 100 мл гарячої води, перелийте у калориметр та виміряйте її температуру.

4. Перелийте із склянки холодну воду у калориметр.

5. Зафіксуйте значення температури суміші гарячої і холодної води після встановлення теплової рівноваги.

6. Результати вимірювань запишіть в таблицю.

Маса холодної води m1, кг	Температура холодної води t°1,°С	Маса гарячої води m2, кг	Температура гарячої води t°2, °С	Температура суміші  t°, °С

7. Кількість теплоти, яку віддала гаряча вода при змішуванні з холодною обчислюється за формулою

Q_г =cm₂ (t°₂ -t°).

 

8. Кількість теплоти, яку отримала холодна вода при змішуванні з гарячою обчислюється  за формулою 

Q_х =cm₁ (t° - t°₁).

 

9. Порівняйте одержані результати обчислень і зробити висновок.

 

Експериментальне завдання:

За допомогою годинника і термометра дослідіть, як змінюється температура гарячої води в склянці з часом.

1. Через кожну хвилину зафіксуйте значення температури гарячої води, яка охолоджується в склянці.

2. Побудуйте графік зміни температури гарячої води з часом.

3. За допомогою графіка встановіть, коли температура води змінювалася швидше та поясніть, чому так відбувається..

Тести для самоперевірки

https://onlinetestpad.com/ceoyq75bflqls