Монета остывает от температуры t до 0 °С (тающий лед) и отдает льду количество теплоты Q = c*m*(t - 0 °C), где с = 0,22 кДж/(кг*°С) m - масса монеты m = ρ * V, где ρ = 9000 кг/м³ V - объем монеты Для плавления льда необходимо количество теплоты Q = λ * mл, где λ = 330 кДж/кг - удельная теплота плавления льда mл - масса расплавленного льда mл = ρл * V, где ρл = 900 кг/м³ - плотность льда Объем расплавленного льда равен объему монеты, см. условие. Это тепло лед получает от нагретой монеты, т. о. c*m*(t - 0 °C) = λ * mл с*ρ * V*t = λ*ρл * V c*ρ*t = λ*ρл t = λ*ρл / (с*ρ) = 330 кДж/кг * 900 кг/м³ / (9000 кг/м³ * 0,22 кДж/(кг*°С)) = 150 °С
УДК 531.424 (076.5)
Составители: В. П. Левченко, В. С. Черняев, Е. Д. Плетнева, А. Г. Волков
Научный редактор – д-р физ.-мат. наук, проф. А. А. Повзнер
Определение плотности тел правильной геометрической формы :
методические указания к лабораторной работе № 1 по физике / сост.
В. П. Левченко, В. С. Черняев, Е. Д. Плетнева, А. Г. Волков. –
Екатеринбург : УрФУ, 2017. – 17 c.
В данной работе определяется плотность тел правильной геометрической
формы. Экспериментальная часть включает описание методик измерения массы тела с
электронных весов и линейных размеров тел с микрометра и
штангенциркуля. Приведены формулы для статистической обработки результатов
прямых и косвенных измерений.
Указания предназначены для студентов всех специальностей всех форм
обучения.
Рис. 5. Прил. 2.
Подготовлено кафедрой физики
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Плотностью однородного тела называется физическая величина,
численно равная отношению массы тела к его объему:
,
m
V
(1)
где m – масса тела; V – объем тела.
Как видно из формулы (1), для нахождения плотности тела необходимо
измерить его массу и определить его объем. Масса определяется взвешиванием
на электронных или аналитических весах, обладающих различной
погрешностью. Поскольку тела, исследуемые в работе, имеют правильную
геометрическую форму, для определения объема достаточно измерить их
размеры и вычислить объем по соответствующим математическим формулам.
2. ШТАНГЕНЦИРКУЛЬ
При измерении длины цилиндра масштабной линейкой отсчитывается
число делений и на глаз оценивается доля деления. Для повышения точности
отсчета долей деления линейки (до десятых и сотых миллиметра) масштабную
линейку снабжают дополнительным устройством, называемым нониусом.
Нониус представляет собой дополнительную линейку с делениями, свободно
передвигающуюся вдоль основной масштабной линейки.
Существует несколько типов нониусов, но чаще используются два. В
одном из них (рис. 1, а) (n – 1) делений масштабной линейки равны делениям
нониуса (9 делений масштабной линейки равны 10 делениям нониуса). В
другом (2n – 1) делений масштабной линейки (рис. 1, б) равны n делениям
нониуса (19 делений масштабной линейки равны 10 делениям нониуса).
Таким образом, одно деление нониуса оказывается несколько меньшим
одного (см. рис. 1, а) либо двух (см. рис. 1, б) делений масштабной линейки.
Разность между длиной одного (рис. 1, а) или двух (рис. 1, б) делений
масштабной линейки и одного деления нониуса называется точностью нониуса,
с = 0,22 кДж/(кг*°С)
m - масса монеты
m = ρ * V, где
ρ = 9000 кг/м³
V - объем монеты
Для плавления льда необходимо количество теплоты Q = λ * mл, где
λ = 330 кДж/кг - удельная теплота плавления льда
mл - масса расплавленного льда
mл = ρл * V, где
ρл = 900 кг/м³ - плотность льда
Объем расплавленного льда равен объему монеты, см. условие.
Это тепло лед получает от нагретой монеты, т. о.
c*m*(t - 0 °C) = λ * mл
с*ρ * V*t = λ*ρл * V
c*ρ*t = λ*ρл
t = λ*ρл / (с*ρ) = 330 кДж/кг * 900 кг/м³ / (9000 кг/м³ * 0,22 кДж/(кг*°С)) = 150 °С