Wyznaczenie ciepła właściwego ciał stałych (za pomocą kalorymetru).
Ćwiczenie 8A.
Zestaw do wyznaczenia równoważnika wody kalorymetru składa się z naczynia aluminiowego, przykrywki, termometru szklanego, mieszadełka, czajnika, wagi elektronicznej.
Przebieg ćwiczenia:
Po dokładnym wysuszeniu kalorymetru z mieszadełkiem i termometrem wyznaczono ich masę (mc)za pomocą wagi elektronicznej.Do ¼ obiętości kalorymetru wlano wodę destylowaną (zimną).Po zważeniu całości (mz) różnicy masy kalorymetru z wodą oraz masy kalorymetru mc, wyznaczono masę wody mwody. Następnie za pomocą szklanego termometru zmierzono jej temperature T1.Ogrzaną wodę do temperatury T2 w czajniku wlano do kalorymetru. Po wymieszaniu za pomocą specjalnego mieszadełka temperatura wody ustaliła się i wynosiła T3. Następnie wyznaczono masę końcową kalorymetru z wodą wlaną. Po odjęciu masy mz od masy końcowej uzyskano mase wody wlanej mwlanej. Kożystając ze wzoru:
W = [mwlanej(T2-T3)]:(T3-T1)-mwody
obliczono równoważnik wody dla kalorymetru.
mc=424,6 [g]
mz=mc+mwody=978 [g]
T1 = 21,1 C (wody zimnej)
T2 = 85 C (wody gorącej)
T3 = 46 C (wody mieszanej)
Mz+ mwody wlanej=717 [g]
W=31,54 g
Podczas wykonywania doświadczenia należy zachować dokładność w przeprowadzaniu pomiarów i urzutkowaniu niezbędnych elementów. Niewielkie zaniedbanie np. pomiar niedostatecznie wysuszonego kalorymetru, termometr, którego błąd wynosi 0,26 czy elektroniczna waga wprowadzają poważne zmiany, błędy .
Ćwiczenie 8B (za pomocą kalorymetru).
Zestaw do wyznaczenia ciepła właściwego ciała stałego składa się z kalorymetru, szklanego termometru, mieszadełka, ciężarka ołowianego i czajnika.
Przebieg ćwiczenia:
Za pomocą elektronicznej wagi wyznaczono masę ciężarka mcięż.
Następnie ciężarek zanurzono w czajniku i podgrzano do temperatury T1. Do kalorymetru wlano destylowaną wodę i zmierzono temperaturę T2. Po zważeniu kalorymetru z wodą i odjęciu masy kalorymetru bez wody uzyskano masę wody w kalorymetrze mw.Po podgrzaniu ciała do temperatury T1 przeniesiono ciężarek do kalorymetru. Po wymieszaniu za pomoćą mieszadełka temperatura osiągnęła wartość maksymalną T3. Następnie kożystając z obliczonego równoważnika wody kalorymetru W (ćwiczenie 8A) i ciepła właściwego dla wody Cw = 4186 [J/kg*K] Podstawiono do wzoru:
C=[Cw(mw+W)(T3-T2)]:mcięż.(T1-T3)
mciężarka=175,5 [g]
T1 = 97 C
T2 = 21 C
T3 = 31 C
Mzwody=71,2 [g]
Cwody=4181,1023 [J/kg deg] dla 21 C
Oblicza się w ten sposób ciepło właściwe ciała stałego.
C=113
Wnioski:
Różnice między obliczeniami metodą przy użyciu kalorymetru oraz naczynia Dewara wynikają z odmiennej izolacji środowiska doświadczenia od otoczenia, niedoskonałości wykonywania doświadczeń np. różne czasy przenoszenia ogrzewanego ciała stałego ze zlewki do kalorymetru i naczynia Dewara.
Wyznaczenie ciepła właściwego ciał stałych (dla dewara).
Ćwiczenie 8A.
Zestaw do wyznaczenia równoważnika wody dewara składa się z naczynia aluminiowego, przykrywki , termometru szklanego, mieszadełka, czajnika, wagi elektronicznej.
Przebieg ćwiczenia:
Po dokładnym wysuszeniu dewara z mieszadełkiem i termometrem wyznaczono ich masę (mc)za pomocą wagi elektronicznej.Do ¼ obiętości dewara wlano wodę destylowaną (zimną). Po zważeniu całości (mz) różnicy masy dewara z wodą oraz masy dewara mc, wyznaczono masę wody mwody. Następnie za pomocą szklanego termometru zmierzono jej temperature T1. Ogrzaną wodę do temperatury T2 w czajniku wlano do dewara. Po wymieszaniu za pomocą specjalnego mieszadełka temperatura wody ustaliła się i wynosiła T3. Następnie wyznaczono masę końcową dewara z wodą wlaną. Po odjęciu masy mz od masy końcowej uzyskano mase wody wlanej mwlanej. Kożystając ze wzoru :
W = [mwlanej(T2-T3)]:(T3-T1)-mwody
mc = 424,6 [g]
mz=mc+mwody = 583,3 [g]
T1 = 17 C (wody zimnej)
T2 = 91 C (wody gorącej)
T3 = 76 C (wody mieszanej)
Mz+ mwody wlanej = 546[g]
obliczono równoważnik wody dla dewara.
C = 163,7 [J/kg deg]
Ćwiczenie 8B (dla dewara).
Zestaw do wyznaczenia ciepła właściwego ciała stałego składa się z dewara, szklanego termometru, mieszadełka, ciężarka ołowianego i czajnika.
Przebieg ćwiczenia:
Za pomocą elektronicznej wagi wyznaczono masę ciężarka mcięż.
Następnie ciężarek zanurzono w czajniku i podgrzano do temperatury T1. Do dewara wlano destylowaną wodę i zmierzono temperaturę T2. Po zważeniu dewara z wodą i odjęciu masy dewara bez wody uzyskano masę wody w dewarze mw.Po podgrzaniu ciała do temperatury T1 przeniesiono ciężarek do dewara. Po wymieszaniu za pomoćą mieszadełka temperatura osiągnęła wartość maksymalną T3. Następnie kożystając z obliczonego równoważnika wody dewara W (ćwiczenie 8A) i ciepła właściwego dla wody Cw = 4186 [J/kg*K] Podstawiono do wzoru:
C=[Cw(mw+W)(T3-T2)]:mcięż.(T1-T3)
mciężarka=181,9 [g]
T1 = 100 C
T2 = 27 C
T3 = 21 C
Mzwody = 86,271,2 [g]
Cwody = 4181,1023 [J/kg deg] dla 21 C
obliczając w ten sposób ciepło właściwe ciała stałego:
C = 216[J/kg deg].
Wnioski:
Różnice między obliczeniami metodą przy użyciu kalorymetru oraz naczynia Dewara wynikają z odmiennej izolacji środowiska doświadczenia od otoczenia, niedoskonałości wykonywania doświadczeń np. różne czasy przenoszenia ogrzewanego ciała stałego ze zlewki do kalorymetru i naczynia Dewara.