Лабораторна робота № 2 Мета: Експериментально визначити питому теплоту плавлення льоду.
Обладнання: Калориметр, терези з важками, вода, термометр, мензурка, лід.
Теоретичні відомості
Якщо в калориметр з водою покласти лід масою m1 при температурі t1 =0 0С, то лід почне плавитись (танути), а вода, що утворилась з льоду буде нагріватись від температури t1 до температури t , яка встановиться в калориметрі. Вода ж яка знаходилась в калориметрі і сам калориметр, віддаючи тепло, будуть охолоджуватись від деякої початкової температури t2 до t .
Q_1=λ∙m_1- кількість теплоти, яка поглинається при плавленні льоду масою m1;
Q_2=c_1∙m_1 (t-t_1)- кількість теплоти, яка поглинається при нагріванні льодяної води, яка утворилась з льоду від t1 до t;
Q_3=c_1∙m_2 (t-t_2) - кількість теплоти, яка виділяється водою масою m2, що знаходиться в калориметрі, при її охолодженні від температури t2 до t;
c_1 - питома теплоємність води;
Q_4=c_2∙m_3 (t-t_2) - кількість теплоти, яка виділяється калориметром при його охолодженні від температури t2 до t;
с2 - питома теплоємність калориметра;
m3 - маса калориметра;
Будемо вважати, що немає теплообміну з навколишнім середовищем.
Складемо рівняння теплового балансу:
Q_1+Q_2+Q_3+Q_4=0
λ∙m_1+c_1∙m_1 (t-t_1 )+c_1∙m_2 (t-t_2 )+c_2∙m_3 (t-t_2 )=0
λ=(〖-c〗_1∙m_1 (t-t_1 )-c_1∙m_2 (t-t_2 )-c_2∙m_3 (t-t_2 ))/m_1
λ=(〖(c〗_1∙m_2+c_2∙m_3)(t_2-t)-c_1∙m_1 (t-t_1 ))/m_1 – робоча формула

Хід роботи
1. Керуючись теоретичними відомостями підготуйте в зошиті таблицю даних,
m_1, кг m_2, кг m_3, кг t_1, (_^°)C t_2, (_^°)C t_, (_^°)C λ λ_таб
0,1

2. Визначте масу внутрішньої посудини калориметра m3та запишіть її до таблиці даних.
3. Залийте в калориметр 150 мл води..
4. Вважаючи, що густина води 1 г/см3. Обраховане значення маси води (m2) запишіть до таблиці.
5. За до термометра виміряйте початкову температуру водиt_2 та запишіть це значення до таблиці.
6. Витягніть шматки льоду з холодильника і зважте їх. Отримаєте значення m_1.
7. Киньте шматки льоду у воду і виміряйте температуру. Отримаєте значенняt.
8. За таблицями визначте питому теплоємність калориметра та води.
c_1=4200 кДж/кг(_^°)C
c_2=920 кДж/кг(_^°)C
9. Використовуючи формулу знайдіть питому теплоту плавлення льоду. Результати обрахунків занесіть до таблиці.
λ=(〖(c〗_1∙m_2+c_2∙m_3)(t_2-t)-c_1∙m_1 (t-t_1 ))/m_1
10. Порівняйте отримане значення з табличним значенням. Запишіть обидва значення до складеної вами таблиці.
11. Зробіть висновок у якому вкажіть причини похибок, що призвели до неточних результатів.

Показать ответ

Ответ:

Ppapit

21.05.2021 14:39

1.

По условию m=const. Тогда можно воспользоваться законом Клапейрона:

$\frac{ P_{1} V_{1} }{ T_{1} }= \frac{ P_{2} V_{2} }{ T_{2} }$

Воспользуемся правилом пропорции:

$P_{1} V_{1} T_{2}= P_{2} V_{2} T_{1}$

Отсюда можем выразить конечный объем V2:

$V_{2}= \frac{ P_{1} V_{1} T_{2} }{ P_{2} T_{1} }= \frac{98*10г*2,5* 10^{-3}*273 }{ 10^{5}*323 }= \frac{66885}{323* 10^{5} }=207,074* 10^{-5}$ м^3

2.

Задача в плане решения аналогична первой. Также воспользовавшись законом Клапейрона, получаем уравнение:

$P_{1} V_{1} T_{2}= P_{2} V_{2} T_{1}$

Откуда выражаем искомую величину P2:

$P_{2}= \frac{ P_{1} V_{1} T_{2} }{ V_{2} T_{1} }= \frac{ 10^{5}*2* 10^{-3}*293 }{4* 10^{-3}*288 }= \frac{586* 10^{5} }{1152}=50868,055$ Па

3.

Довольно долго ломал над ней голову. Так и не догадался, как посчитать температуру газа внутри шара, если известна температура воды, в которую он погружен... Причем по условию и не ясно: шар именно погрузили на некоторую глубину, или оставили некоторую часть его объема снаружи? В первом случае бы действовало давление P = p g h, во втором - Архимедова сила Fa = p g V. Ни высоты, ни объема не дано, и потому, когда я пытаюсь посчитать температуру без них, я выношу себе мозг. Поэтому будем считать, что за счет теплообмена с водой газ внутри шара имеет такую же температуру. Тогда по тому же закону Клапейрона приходим к уравнению:

$P_{1} V_{1} T_{2}= P_{2} V_{2} T_{1}$

Выражаем нужный нам объем в воде V2:

$V_{2}= \frac{ P_{1} V_{1} T_{2} }{ P_{2} T_{1} }= \frac{99,75*10г*2,5* 10^{-3}*278 }{2* 10^{5}*293 } = \frac{69326,25}{586* 10^{5} } =118,304* 10^{-5}$

Теперь нужно посчитать изменение объема. Для этого вычтем из конечного значения начальное:

$зV= V_{2}- V_{1}=118,304* 10^{-5}-2,5* 10^{-3} \\ \\ 
зV= 1,18* 10^{-3}-2,5* 10^{-3}=-1,32* 10^{-3}$

ответ в метрах кубических, разумеется.

4.

Массу воздуха в первом и втором случае удобно выразить через закон Менделеева-Клапейрона:

$PV= \frac{mRT}{M}$

Получим общую формулу для массы (применительно для наших случаев в ней будет меняться только температура, так как, очевидно, объем комнаты не меняется, молярная масса воздуха - тоже, давление - тоже (давление берем атмосферное)):

$m= \frac{PVM}{RT}$

Как я и сказал выше - одинаковое в формулах масс давление, объем, молярная масса и, при том, универсальная газовая постоянная R. Вынесем их за скобки и посчитаем изменение массы:

$зm= m_{2}- m_{1}= \frac{PVM}{R}( \frac{1}{ T_{2} }- \frac{1}{ T_{1} }) \\ \\ 
зm= \frac{ 10^{5}*50*29* 10^{-3} }{8,31}( \frac{1}{273}- \frac{1}{313}) \\ \\ 
зm= \frac{1450*10в*46* 10^{-5} }{8,31} \\ \\ 
зm= \frac{66,7}{8,31}=8,026$

ответ, разумеется, в килограммах.

0,0(0 оценок)

Ответ:

nikabagirovap0dq1g

23.03.2021 22:03

Режите сперва бутылку пополам, вдоль. После, на образовавщейся половинке бутыли сделайте надрез по середине, от края до краю. Это будет наша линия сгиба. В первую очередь следуют предупредить, что так как пластик сильно отличается от бумаги, его следует сперва немного прокалить, дабы сделать его более потдающимся к сгибам. К счастью это очень просто и не займет много времени. Достаете обычную кухонную тарелку, желательно самую большую из тех, что имеется и не самую глубокую. Обмазываете ее поверхность парафином(обычной свечкой) и кладете на нее ваш необработанный "лист" из разрезанной бутыли. Прижимаете его к тарелке прищепками так , чтобы он выглядил как можно ровнее, от этого зависит качество нашей поделки. Кладите тарелку на протвинь и начинайте разогревать. Снять тарелку и отключить огонь нужно ровно после 35 секунд, это очень важно, так как любые ошибки отразятся на качестве вашего блока, а так же берегите ваши руки, тарелка может их обжечь. Проделайте тоже самое с другой половинкой бутылки и складывайте их в блок. Для их соединения рекомендую обычный канцелярский скотч. Удачи вам!

0,0(0 оценок)

Популярные вопросы: Физика