Измерение удельной теплоемкости с использованием датчика температуры

Лабораторная работа №2 8 класс

Измерение

удельной теплоёмкости твёрдого тела.

Цель :

Экспериментально определить удельную теплоемкость твердого тела.

Оборудование:

калориметр, мензурка, термометр, весы, гири, металлический цилиндр на нити, сосуд с холодной водой, кипящая вода (один сосуд на весь класс).

Правила техники безопасности.

Будьте осторожны при работе с кипятком и нагретым телом. Не разливайте воду – возможны ожоги. Будьте осторожны при работе со стеклянной посудой (термометр, стакан, мензурка). Помните, стекло – хрупкий материал, легко трескается при ударах и резкой перемене температуры. Снимайте данные, не вынимая термометр из жидкости!

Ход работы:

1 . Налейте во внутренний стакан калориметра 150 мл холодной воды.

Масса холодной воды m1 = _____г = _____кг

2. Измерьте термометром температуру холодной воды.

Температура холодной воды t1 = ______ ºС.

Ход работы:

3. Нагрейте цилиндр в сосуде с горячей водой. Измерьте её температуру (эта температура и будет начальной температурой цилиндра t2).

Температура горячей воды t2 = ______ºС.

Ход работы:

4. Измерьте температуру воды t смеси в калориметре после опускания цилиндра.

Температура полученной смеси t = ____ºС.

5 . С помощью весов определите массу m2 металлического цилиндра.

Масса металлического цилиндра m2 = _ г =_ кг

Ход работы :

6 . Рассчитайте количество теплоты Q1, полученное холодной водой по формуле:

Q1 = с1 m1 (t - t1)

7. Количество теплоты Q2 , отданное металлическим цилиндром при охлаждении:

Q2 = с2 m2 (t2 - t)

8. Зная, что количество теплоты, полученное водой при нагревании, равно количеству теплоты, отданному цилиндром при охлаждении можно записать

Q1 = Q2,

то с1 m1 (t - t1) = с2 m2 (t2 - t)

В полученном уравнении неизвестной величиной является удельная

теплоемкость с2.

Ход работы :

9.Вычислим удельную теплоемкость цилиндра.( запишите формулу и вычислите с2)

10 . Сравните полученное значение удельной теплоемкости цилиндра с таблицей и определите, из какого материала сделан цилиндр.

Вывод:

…… ..….. определять удельную теплоёмкость металлов (с ц =…..), ……

Задание 22  Качественная задача.  

Стакан наполовину заполнен кипятком. В каком случае вода остынет в большей степени:

1) если подождать 5 минут, а потом долить в стакан холодную воду;

2) если сразу долить холодную воду, а затем подождать 5 минут?

Ответ поясните.

Задание 22  Качественная задача.  

Стакан наполовину заполнен кипятком. В каком случае вода остынет в большей степени:

1) если подождать 5 минут, а потом долить в стакан холодную воду;

2) если сразу долить холодную воду, а затем подождать 5 минут?

Ответ поясните.

Решение. Ответ: в первом случае вода остынет в большей степени.

Объяснение : скорость охлаждения уменьшается с уменьшением разности температур нагретого тела и окружающего воздуха. Поэтому если сразу влить в горячую воду холодную, дальнейшее остывание будет проходить медленнее.

Задание 22  Качественная задача.  

Из какой кружки — металлической или керамической — легче пить горячий чай, не обжигая губы? Объясните почему .

Задание 22  Качественная задача.    

Из какой кружки — металлической или керамической — легче пить горячий чай, не обжигая губы? Объясните почему.

Решение.

Ответ: из керамической.

Объяснение: поскольку теплопроводность металла намного больше теплопроводности керамики, кружка из керамики будет нагреваться гораздо медленнее и медленнее будет отдавать тепло губам. Из неё легче пить горячий чай .

Задание 3 . На рисунке изображён график зависимости температуры  t  двух килограммов некоторой жидкости от сообщаемого ей количества теплоты  Q . Чему равна удельная теплоёмкость этой жидкости?

Ответ: Дж/(кг · °С)

Задание 3. На рисунке изображён график зависимости температуры  t  двух килограммов некоторой жидкости от сообщаемого ей количества теплоты  Q . Чему равна удельная теплоёмкость этой жидкости?

Ответ: 1600 Дж/(кг · °С)

  Задание 3.

Удельная теплоёмкость стали равна  500 Дж/кг·°С. Что это означает ?

1) для нагревания 1 кг стали на 1 °С необходимо затратить энергию 500 Дж

2) для нагревания 500 кг стали на 1 °С необходимо затратить энергию 1 Дж

3) для нагревания 1 кг стали на 500 °С необходимо затратить энергию 1 Дж

4) для нагревания 500 кг стали на 1 °С необходимо затратить энергию 500 Дж

Задание 3. Удельная теплоёмкость стали равна  500 Дж/кг·°С. Что это означает? 

1) для нагревания 1 кг стали на 1 °С необходимо затратить энергию 500 Дж

2) для нагревания 500 кг стали на 1 °С необходимо затратить энергию 1 Дж

3) для нагревания 1 кг стали на 500 °С необходимо затратить энергию 1 Дж

4) для нагревания 500 кг стали на 1 °С необходимо затратить энергию 500 Дж

Решение. Удельная теплоемкость- физическая величина, равная количеству теплоты, которое необходимо передать телу массой 1 кг для того, чтобы изменить его температуру на 1°С. Таким образом, для нагревания 1 кг стали на 1 °С необходимо затратить энергию 500 Дж. 

Правильный ответ указан под номером 1.

Задание 3. На рисунке представлен график зависимости температуры от времени для процесса нагревания слитка свинца массой 1 кг. Какое количество теплоты получил свинец за 10 мин нагревания?

Примечание.

Удельную теплоёмкость свинца считать равной   130 Дж/кг ⁰ С

Ответ: кDж

Задание 3. На рисунке представлен график зависимости температуры от времени для процесса нагревания слитка свинца массой 1 кг. Какое количество теплоты получил свинец за 10 мин нагревания?

Примечание.

Удельную теплоёмкость свинца считать равной   130 Дж/кг ⁰ С

Ответ: 26 кDж

Задание 3.

На рисунке представлены графики нагревания и плавления двух твёрдых веществ — «1» и «2» — одинаковой массы, взятых при одинаковой начальной температуре. Образцы нагреваются на одинаковых горелках. Сравните удельные теплоёмкости этих двух веществ и температуры их плавления.

1) У вещества «1» больше удельная теплоёмкость и и температура плавления, чем у вещества «2».

2) У вещества «1» меньше удельная теплоёмкость, но выше температура плавления, чем у вещества «2».

3) У вещества «1» больше удельная теплоёмкость, но ниже температура плавления, чем у вещества «2».

4) У вещества «1» такая же удельная теплоёмкость, как у вещества «2», но выше температура плавления.

Задание 3.

На рисунке представлены графики нагревания и плавления двух твёрдых веществ — «1» и «2» — одинаковой массы, взятых при одинаковой начальной температуре. Образцы нагреваются на одинаковых горелках. Сравните удельные теплоёмкости этих двух веществ и температуры их плавления.

1) У вещества «1» больше удельная теплоёмкость и температура плавления, чем у вещества «2».

2) У вещества «1» меньше удельная теплоёмкость, но выше температура плавления, чем у вещества «2».

3) У вещества «1» больше удельная теплоёмкость, но ниже температура плавления, чем у вещества «2».

4) У вещества «1» такая же удельная теплоёмкость, как у вещества «2», но выше температура плавления.

Ответ: 1

Чем больше угол наклона, тем меньше удельная теплоемкость.

Задание 13.

На рисунке представлен график зависимости температуры от полученного количества теплоты для двух веществ равной массы. Первоначально каждое из веществ находилось в твердом состоянии. Используя рисунок, из предложенного перечня утверждений выберите два правильных .

1 ) Для первого вещества удельная теплоемкость в твердом состоянии равна удельной теплоемкости в жидком состоянии.

2) Для плавления первого вещества потребовалось большее количество теплоты, чем для плавления второго вещества.

3) Представленные графики не позволяют сравнить температуры кипения двух веществ.

4) Температура плавления у второго вещества выше.

5) Удельная теплоемкость первого вещества в твердом состоянии меньше удельной теплоемкости второго вещества в твердом состоянии.

Задание 13.

На рисунке представлен график зависимости температуры от полученного количества теплоты для двух веществ равной массы. Первоначально каждое из веществ находилось в твердом состоянии. Используя рисунок, из предложенного перечня утверждений выберите два правильных.

Решение.

Проанализируем каждое утверждение.

1) Если бы утверждение было верно, наклоны соответствующих кривых были бы равными. Это не так.

2) Утверждение верно: как видно из графика, горизонтальный участок, соответствующий плавлению тела, для первого тела длиннее.

3) Позволяют, поскольку при температуре кипения начинаются вторые горизонтальные участке, соответствующие парообразованию.

4) Из графика следует, что утверждение верно.

5) Наклон кривой, соответствующей твёрдому состоянию, для второго тела больше, чем для первого. Следовательно, теплоёмкость второго вещества меньше теплоёмкости первого.

Ответ: 24.

Задание 23. Расчетная задача .

Какое минимальное количество теплоты необходимо для превращения в воду 500 г льда, взятого при температуре −10 °С? Потерями энергии на нагревание окружающего воздуха пренебречь . 

Ответ запишите в килоджоулях.

Для нагревания льда до температуры плавления необходимо:

Для нагревания льда до температуры плавления необходимо:

Задание 23. Расчетная задача .

Какое минимальное количество теплоты необходимо для превращения в воду 500 г льда, взятого при температуре −10 °С? Потерями энергии на нагревание окружающего воздуха пренебречь . 

Ответ запишите в килоджоулях

Решение. Для нагревания льда до температуры плавления необходимо:

Q наг = сm(0-t л )=2100*0,5*10=10500 Дж

Для превращения льда в воду:

Qпл=165000 Дж

Q = Q наг+ Q наг=17,5 кДж

Ответ: 17,5 кДж