Gołąbecki Mateusz

Rok 1, gr. 2

budownictwo

Ćwiczenie C23

Wyznaczenie ciepła właściwego cieczy metodą ostygania.

1. Wprowadzenie:

Ciepło właściwe jest to ilość ciepła(czyli formy energii przekazywanej od jednego ciała do dru­giego) potrzebna do ogrzania jednostki masy ciała(1 kg) o jednostkę temperatury(1°K). Każde ciało o temperaturze wyższej od temperatury otoczenia, stygnie obniżając swoja temperaturę, by przyjąć temperaturę otoczenia. Następuje wtedy wymiana energii w postaci ciepła między ciałem i otoczeniem. W celu wyznaczenia ciepła właściwego cieczy, będziemy obserwować stygnięcie ba­danej cieczy - nafty, i porównywać je z stygnięciem cieczy o znanym cieple właściwym - wody, w takich samych warunkach zewnętrznych.

Do pomiarów ciepła właściwego cieczy posługujemy się kalorymetrem. Jest on skonstruowany tak, aby ciała znajdujące się w jego wnętrzu były odizolowane termicznie od otoczenia. Składa się on z naczynia wewnętrznego N i naczynia zewnętrznego A pełniącego rolę osłony adiabatycznej,
czyli chroniącej kalorymetr właściwy przed wymianą ciepła z otoczeniem. Do
pomiaru temperatury we wnętrzu kalorymetru służy termometr T , a mieszadełko M umożliwia wyrównywanie temperatur wody cieczy wprowadzonej do kalorymetru. Naczynia izolowane są od siebie podstawkami nie przewodzącymi ciepła. Między naczynia A i B wkładamy lód. W oblicze­niach wykorzystujemy prawo ostygania Newtona z którego wynika, że prędkość stygnięcia jest odwrotnie proporcjonalna do pojemności cieplnej ciała(czyli iloczynu ciepła właściwego i masy ciała), czyli ciała o dużej pojemności stygną wolniej niż ciała o małej pojemności cieplnej. Na pod­stawie wykonanych pomiarów otrzymamy dwie krzywe stygnięcia: nafty i wody, a znając czasy ostygania nafty i wody w tym samym przedziale temperatur (oczywiście przy tych samych warun­kach zewnętrznych) możemy obliczyć ciepło właściwe stygnącej nafty stosując wzór:

2. Czynności pomiarowe:

Na wadze zważyliśmy puste naczynko N, po czym napełniliśmy je 150ml nafty i ponownie zważyliśmy. Obliczyliśmy masę nafty i naczynko N z naftą włożyliśmy do wcześniej przygotowa­nego naczynia B wypełnionego lodem. Wodę poddaliśmy analizie komputerowej. Przez 600 sekund komputer poprzez kalorymetr. Po upływie tego czasu wodę zastąpiliśmy naftą i po wcześniejszym zważeniu włożyliśmy naczynko N i gdy ciecz osiągnęła podobną temperaturę początkowej jak woda, rozpoczęliśmy pomiar. Po 600 sekundach otrzymaliśmy wykres dwóch funkcji odpowiadającym zależności stygnięcia cieczy (wody i nafty) od czasu.

3. Obliczenia:
   
   

4. Wnioski:

Celem ćwiczenia było dokonanie pomiaru ciepła właściwego nafty metodą ostygania. Metoda ta polega na mierzeniu temperatury dwóch stygnących cieczy przy jednakowych warunkach zewnętrznych. Jedną z tych cieczy była woda, której ciepło właściwe znaliśmy. Na pod­stawie dokonanych pomiarów komputer wykreślił krzywą ostygania dwóch cieczy. Podstawiając odczytane wartości i obliczone wcześniej wartości mas do wzoru otrzymaliśmy ciepło właściwe nafty. Błędy pomiarowe wynikały tylko z niedokładności przeprowadzenia doświadczenia.

---