Итак, что у нас происходит. Кусок льда, оказавшись в воде, сначала нагревается до температуры плавления, затем тает. При этом вода в сосуде охлаждается. Коль лед не весь растаял, есть основания полагать, что процесс завершился при температуре 0° С. Тогда вода в сосуде, при охлаждении отдает количество теплоты Q₁: (1) Тут: с₁ - удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·К) m₁ - масса воды 1 кг (1л - 1кг) T₀ - начальная температура воды 10°С T₁ - конечная температура воды и льда 0°С
Лед принял количество теплоты Q₂ : (2) Где: с₂ - удельная теплоемкость льда 2060 Дж/(кг·К) m₂ - начальная масса льда T₂ - начальная температура льда -20°С T₁ - конечная температура воды и льда 0°С m₃ - масса растаявшего льда. λ - удельная теплота плавления льда 334*10³ Дж/кг При этом: кг (3)
Составляем уравнение теплового баланса, приравниваем Q₁ и Q₂. При этом, согласно (3) выражаем m₃ через m₂ (4) Теперь из 4 выражаем m₂:
2. Укрепили динамометр с закрытой шкалой вертикально в лапке штатива. Отметили горизонтальной чертой начальное положение указателя динамометра, - это будет нулевая отметка шкалы.
3. Подвесили к крючку динамометра груз, масса которого 102 г. На этот груз действует сила тяжести, равная 1 Н. с такой же силой груз растягивает пружину динамометра. Эта сила уравновешивается силой упругости, возникающей в пружине при ее растяжении (деформации).
Новое положение указателя динамометра также отмечаю горизонтальной чертой на бумаге.
4. Подпись: Затем подвешиваю к динамометру второй, третий, четвертый грузы той же массы (102 г), каждый раз отмечаю черточками на бумаге положение указателя (рис. 4).
5. Снимаю динамометр со штатива и против горизонтальных черточек, начиная с верхней, проставляю числа 0, 1, 2, 3, 4 … Выше числа 0 пишу: «ньютон».
6. Измеряю расстояние между соседними черточками. Эти расстояния получились почти одинаковыми (небольшие расхождения получились из-за того что у меня не «твердая» рука и отметки я сделал неравномерные). Если подвесить груз массой 51 г, то динамометр покажет отметку ровно посередине между 0 и 1, если подвесить груз массой 153 г, то динамометр покажет отметку ровно посередине между 1 и 2.
7. Для того чтобы измерить десятые доли ньютона, нужно нанести деления – 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 и т. д. Для этого расстояние между отметками 0 и 1; 1 и 2; 2 и 3; 3 и 4 и далее я делю на десять равных частей.
8. Измеряю проградуированным динамометром вес лапки штатива.
9. Получившийся в ходе лабораторной работы эскиз шкалы динамометра сдаю вместе с выполненной работой.
Вывод: Я научился градуировать пружину, получил шкалу с ценой деления (0,1 Н) и с ее измерил вес лапки штатива
Тогда вода в сосуде, при охлаждении отдает количество теплоты Q₁:
Тут:
с₁ - удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·К)
m₁ - масса воды 1 кг (1л - 1кг)
T₀ - начальная температура воды 10°С
T₁ - конечная температура воды и льда 0°С
Лед принял количество теплоты Q₂ :
Где:
с₂ - удельная теплоемкость льда 2060 Дж/(кг·К)
m₂ - начальная масса льда
T₂ - начальная температура льда -20°С
T₁ - конечная температура воды и льда 0°С
m₃ - масса растаявшего льда.
λ - удельная теплота плавления льда 334*10³ Дж/кг
При этом:
Составляем уравнение теплового баланса, приравниваем Q₁ и Q₂. При этом, согласно (3) выражаем m₃ через m₂
Теперь из 4 выражаем m₂:
Подставляя в (5) числовые значения, получаем:
ответ: Исходная масса льда 0,201 кг=201 г.
Ход работы:
1. Ознакомились в учебнике § 30 «Динамометр».
2. Укрепили динамометр с закрытой шкалой вертикально в лапке штатива. Отметили горизонтальной чертой начальное положение указателя динамометра, - это будет нулевая отметка шкалы.
3. Подвесили к крючку динамометра груз, масса которого 102 г. На этот груз действует сила тяжести, равная 1 Н. с такой же силой груз растягивает пружину динамометра. Эта сила уравновешивается силой упругости, возникающей в пружине при ее растяжении (деформации).
Новое положение указателя динамометра также отмечаю горизонтальной чертой на бумаге.
4. Подпись: Затем подвешиваю к динамометру второй, третий, четвертый грузы той же массы (102 г), каждый раз отмечаю черточками на бумаге положение указателя (рис. 4).
5. Снимаю динамометр со штатива и против горизонтальных черточек, начиная с верхней, проставляю числа 0, 1, 2, 3, 4 … Выше числа 0 пишу: «ньютон».
6. Измеряю расстояние между соседними черточками. Эти расстояния получились почти одинаковыми (небольшие расхождения получились из-за того что у меня не «твердая» рука и отметки я сделал неравномерные). Если подвесить груз массой 51 г, то динамометр покажет отметку ровно посередине между 0 и 1, если подвесить груз массой 153 г, то динамометр покажет отметку ровно посередине между 1 и 2.
7. Для того чтобы измерить десятые доли ньютона, нужно нанести деления – 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 и т. д. Для этого расстояние между отметками 0 и 1; 1 и 2; 2 и 3; 3 и 4 и далее я делю на десять равных частей.
8. Измеряю проградуированным динамометром вес лапки штатива.
9. Получившийся в ходе лабораторной работы эскиз шкалы динамометра сдаю вместе с выполненной работой.
Вывод: Я научился градуировать пружину, получил шкалу с ценой деления (0,1 Н) и с ее измерил вес лапки штатива