Лабораторна робота №1

Вивчення теплового балансу за умов змішування води різної температури

Мета роботи: навчитися визначати кількість теплоти, переконатися, що кількість теплоти, яку віддала холодна вода, дорівнює кількості теплоти, що прийняла холодна.

Обладнання: калориметр, мензурка, термометр, посудини з гарячою і холодною водою.

Теоретичні відомості: кількість теплоти при нагріванні або охолодженні залежить від виду речовини, маси і зміни температури. Якщо немає втрат, то кількість теплоти, яку віддають тіла дорівнює кількості теплоти, що приймають тіла це тепловий баланс. Щоб зменшити теплові втрати із зовнішнім середовищем, використовують калориметр. Кількість теплоти при нагріванні або охолодженні знаходять за формулою Q=cm(Δt), де Q – кількість теплоти при нагріванні або охолодженні, c – питома теплоємність (беремо з таблиць),m – маса речовини, Δt= t2 – t1 – зміна температури при нагріванні. (Δt = t1– t2 – при охолодженні), t2 – кінцева температура, t1– початкова температура.

Експеримент

Додаткові завдання:

Початковий рівень

1. Виберіть правильне твердження. Маси льоду й води, що утворилася з нього, рівні. Чи на однакове число градусів вони нагріються, якщо їм передати рівну кількість теплоти?

А На однакове.

Б Лід нагріється на більше число градусів.

В Вода нагріється на більше число градусів.

2. Виберіть правильне твердження. Двом брускам (мідному й сталевому) однакової маси передано одну й ту саму кількість теплоти.

А Температура сталевого бруска буде вищою.

Б Обидва бруски нагріються до однакової температури.

В Температура мідного бруска буде вищою.

Середній рівень

1. Яка маса залізної деталі, якщо на її нагрівання від 20 °C до 200 °C пішло 20,7 кДж теплоти?

2. На скільки градусів охолонув окріп у питному баці ємністю 27 л, якщо він віддав навколишньому середовищу 1500 кДж теплоти?

Достатній рівень

1. а) На що витрачається більше енергії: на нагрівання води чи алюмінієвої каструлі, якщо їхні маси однакові?

б) В алюмінієвий калориметр масою 140 г налили 250 г води при температурі 15 °C. Після того як брусок зі свинцю масою 100 г, нагрітий до 100 °C, помістили в калориметр із водою, там установилася температура 16 °C. Скласти рівняння теплового балансу й визначити питому теплоємність свинцю.

2. а) Чому вода в морі нагрівається сонячними променями повільніше, ніж суша?

б) Сталеву деталь масою 300 г нагріли до високої температури, а потім занурили для загартування в 3 кг машинного масла, що має температуру 10 °C. Визначити початкову температуру деталі, якщо температура при постійній тепловій рівновазі була 30 °C.

Високий рівень

1. а) З однієї й тієї ж висоти на асфальт упали сталева й алюмінієва кулі однакової маси. Яка із цих куль при ударі сильніше нагрівся?

б) Сталевий ударник пневматичного молота масою 1,2 кг під час роботи протягом 1,5 хв нагрівся на 20 °C. Думаючи, що на нагрівання ударника пішло 40 % всієї енергії молота, визначте виконану роботу й потужність, що розвивається при цьому.

2. а) Чому гальмівні колодки літаків роблять із матеріалів з високою температурою плавлення й великою питомою теплоємністю?

б) У прозорий калориметр, що містить 650 см3 води, занурюють електричну лампочку накалювання потужністю 60 Вт. За три хвилини вода нагрівається на 3,5 °C. Яка частина енергії, що витрачається, пропускається калориметром назовні у вигляді променистої енергії?