Шанхайский поезд на магнитной подушке может поддерживать скорость 431 км/ч в течении 2 мин. Определите, за какое время обычный поезд пройдет то же расстояние со скоростью 90 км/ч

Тема сегодняшнего занятия посвящена тому, каким образом можно определить удельную теплоемкость вещества опытным путем, т. е. на практике. Конкретно мы рассмотрим определение теплоемкости на примере твердого тела – металлического (латунного) цилиндра.

Цель работы: определить удельную теплоемкость металлического цилиндра.

Объект исследования: латунный цилиндр, подвешенный на нити.

Приборы и материалы: металлический цилиндр на нити (рис. 1), стакан с горячей и стакан с холодной водой (рис. 2), два термометра (рис. 3), весы (рис. 4), калориметр (рис. 5).







Рис. 1. Металлический цилиндр (Источник)

Рис. 2. Стакан с водой (Источник)

Рис. 3. Термометр (Источник)





 

Рис. 4. Весы (Источник)

Рис. 5. Калориметр (Источник)

 

Ход работы

1. Поместим металлический цилиндр в стакан с горячей водой и измерим термометром ее температуру. Она будет равняться температуре цилиндра, т. к. через определенное время температуры воды и цилиндра сравняются.

2. Затем нальем в калориметр холодную воду и измерим ее температуру.

3. После этого поместим привязанный на нитке цилиндр в калориметр с холодной водой и, помешивая в нем воду термометром, измерим установившуюся в результате теплообмена температуру (рис. 6).



Рис. 6. Ход выполнения лабораторной работы

Обработка данных и вычисление результата

Измеренная установившаяся конечная температура в калориметре и остальные данные позволят нам рассчитать удельную теплоемкость металла, из которого изготовлен цилиндр. Вычислять искомую величину мы будем исходя из того, что, остывая, цилиндр отдает ровно такое же количество теплоты, что и получает вода при нагревании, происходит так называемый теплообмен (рис. 7).



Рис. 7. Теплообмен

Соответственно получаем следующие уравнения. Для нагрева воды необходимо количество теплоты:

, где:

 удельная теплоемкость воды (табличная величина), ;

 масса воды, которую можно определить с весов, кг;

 конечная температура воды и цилиндра, измеренная с термометра, o;

 начальная температура холодной воды, измеренная с термометра, o.

При остывании металлического цилиндра выделится количество теплоты:

, где:

 удельная теплоемкость металла, из которого изготовлен цилиндр (искомая величина), ;

 масса цилиндра, которую можно определить с весов, кг;

 температура горячей воды и, соответственно, начальная температура цилиндра, измеренная с термометра, o;

 конечная температура воды и цилиндра, измеренная с термометра, o.

Замечание. В обеих формулах мы вычитаем из большей температуры меньшую для определения положительного значения количества теплоты.

Как было указано ранее, в процессе теплообмена количество теплоты, полученное водой, равно количеству теплоты, которое отдал металлический цилиндр:

.

Следовательно, удельная теплоемкость материала цилиндра:



Полученные результаты в любой лабораторной работе удобно записывать в таблицу, причем проводить для получения усредненного максимально точно приближенного результата несколько измерений и вычислений. В нашем случае таблица может выглядеть примерно следующим образом:

Масса воды в калориметре

Начальная температура воды

Масса цилиндра

Начальная температура цилиндра

Конечная температура

, кг



, кг





 

 

 

 

 

 

Вывод: вычисленное значение удельной теплоемкости материала цилиндра .

Сегодня мы рассмотрели методику проведения лабораторной работы по измерению удельной теплоемкости твердого тела. На следующем уроке мы поговорим о выделении энергии при сгорании топлива.

 

Простейшая электрическая цепь состоит из 4 элементов: источника электрического тока, потребителя создаваемого тока, включателя/выключателя(одно и то же) и соединительных проводов.
Разберем кратко каждый из них.
Источник тока - такой элемент, который создает электрическое поле в цепи, а электрическое поле заставляет электроны двигаться по цепи - это движение и есть электрический ток. (как ток/течение воды). Пока источник тока может создавать электрическое поле в цепи, ток будет в ней существовать. Есть поле - есть ток. Источники тока различаются друг от друга по тому, за счет чего они образуют электрическое поле. Некоторые используют для этого тепло или свет, но чаще всего встречаются гальванические элементы(батарейки, аккумуляторы) - в них происходят такие химические реакции, в результате которых частицы так распределяются, что создается электрическое поле.
Ну с потребителем просто - это какой-нибудь например механизм, который использует электрическую энергию (т.е работу электрического тока) на то, чтобы выполнять какие-нибудь свои функции. Часто на начальном уровне это лампа или фонарик.
Включатель и выключатель, тот же ключ. Он соединяет все элементы цепи и электрический ток может полностью по ней проходить и достигать все части цепи. Как в игрушечных железных дорогах: поднимаешь шлагбаум и поезд едет по кругу без остановок. Если шлагбаум опущен, то он не дает поезду двигаться, образуется препятствие, не дающее поезду ехать вперед, и он стоит на месте, также если ключ "выключен". Кстати ключ в включенном состоянии по-другому находится в замкнутом состоянии, в выключенном - в разомкнутом.
Соединительные провода. Обязательно сделанные из проводников - материалов, которые дадут возможность электронам легко перемещаться. Как чистая вода. Если, например в реке много всяких водорослей, камней или мусора, то это все будет мешать свободному току воды. Чтобы электроны никуда не "убегали" из цепи, а двигались строго в рамках цепи, соединительные провода покрывают сверху изоляторными материалами.

Чтобы электрическая цепь эффективно работала должны выполнятся три условия
1) цепь должна быть замкнута
2) в цепи должно существовать электрическое поле(которое обеспечит существование тока)
3) ну и собственно частицы должны мочь передвигаться
Также все это работает при определенных внешних условиях, при изменении температуры или влажности большинство законов и правил не работают :)
Это малая часть, хотя если не знаешь, то и это много.
Задавай еще вопросы, будем разбираться. :)