Michał Górnowicz Data wykonania ćw. wydz. Nawigacyjny 17.12.2001

spec. Transport morski

gr. Laboratoryjna: VII

Numer ćwiczenia: 8

Sprawozdanie z laboratorium fizyki

Temat: Wyznaczanie ciepła właściwego ciał stałych i cieczy.

Podstawowe pojęcia kalorymetrii:

Ilość ciepła Q potrzebna do podwyższenia temperatury różnych mas m tej samej substancji lub np. do wywołania przemian fazowych tego ciała jest proporcjonalna do tych mas, a także do zmian temperatury, jeśli są ono niewielkie :

Q = c*m*T

gdzie:

c - współczynnik proporcjonalności (ciepło właściwe)

Ilość ciepła pochłonięta w danym zjawisku jest zwracana w tej samej ilości w zjawisku odwrotnym.

Jeżeli dane ciało w zjawisku oddało pewną ilość ciepła to otoczenie tego ciała pobrało tą samą ilość ciepła.

Ponieważ ilości ciepła potrzebne do wytworzenia określonego przyrostu temperatury są różne dla różnych ciał, wprowadzono pojęcie pojemności cieplnej K. Jest ona równa stosunkowi ilości ciepła Q, dostarczanej ciału, do przyrostu temperatury T, jaki ona wywoła:

Ciepło właściwe jest pojemnością cieplną odniesioną do jednostki masy substancji i wyraża się wzorem:

Zależy ono od stanu skupienia materii (woda ma większe ciepło właściwe niż lód), od warunków w jakich ogrzewa się dane ciało (mierzenie przy stałym ciśnieniu lub objętości), co ma duże znaczenie w przypadku gazów.

Ciepło właściwe mierzy się najczęściej kalorymetrem, w którym do minimum zmniejszono wymianę ciepła naczynia wewnętrznego z otoczeniem. Poza tym w celu zmniejszenia strat przez promieniowanie powierzchnie obu naczyń są niklowane i wypolerowane.

Wyznaczenie równoważnika wodnego kalorymetru.

Równoważnik wodny kalorymetru W jest to taka masa wody, która przy ogrzaniu o 1 stopień pobiera tyle samo ciepła co kalorymetr ogrzany o 1 stopień. Można więc powiedzieć, że pojemność cieplna tej wody jest równa pojemności cieplnej kalorymetru:

W celu wyznaczenia W, do kalorymetru o masie mk, w którym znajduje się woda o masie m1 i temperaturze T2 wlewa się podgrzaną wodę o masie m2 i temperaturze T2. Ciepło pobrane przez kalorymetr Q1 i oddane przez wodę Q2 są sobie równe:

Dane:

1. Wyznaczono masę wody destylowanej m1=209g

2. Temperatura wody destylowanej T1=18oC.

3. Ogrzaną wodę do temperatury T2=88oC wlano do kalorymetru i mieszano mieszadełkiem do ustalenia się temperatury T3=47,5oC.

4. Na końcu wyznaczono masę wody dolanej m2=370g.

5. Obliczono W z powyżej podanego wzoru W=0,29897kg.

Błąd jaki mógł zaistnieć w ćwiczeniu spowodowany jest niezbyt czystym kalorymetrem, którym posługiwano się przy przeprowadzeniu ćwiczenia.

Wyznaczenie ciepła właściwego ciała stałego.

Ciało o masie m=181,5g zanurzono w wodzie ogrzanej do temperatury T1=100,257oC. Następnie zanurzono je w wodzie o masie m2=180,5g znajdującej się w kalorymetrze. Temperaturę początkową wody w kalorymetrze oznaczono T2=20oC. Czekając aż temperatury się wyrównają mieszano mieszadełkiem. Końcowa temperatura T3=22oC. Obliczono ciepło właściwe ze wzoru:

c_w=4181,1

Błędy, które mogły pojawić się w zadaniu spowodowane były małą dokładnością przeprowadzenia zadania. Temperatura w jakiej wyjęto ciało z wody, przez czas przenoszenia mogła wyraźnie zmaleć, ciało to bowiem nie przebywało długi czas w tej temperaturze. Do kalorymetru wlano zdecydowanie za dużo wody, co nie pozwoliło na zbyt duże różnice temperatur.

strona 3

---