Sprawozdanmie z wykonania ćwiczenia nr 108

TEMAT : Pomiar ciepła właściwego cieczy metodą dwóch kalorymetrów
IMIĘ I NAZWISKO : Jacek Szulc Marek Czaplicki
WYDZIAŁ : Elektryczny	SEMESTR : zimowy	ROK AKADEMICKI: 1995/96
ZESPÓŁ : nr 11	DATA WYKONANIA : 8 listopada 1995 roku
OCENA :	PODPIS :

1. PODSTAWY TEORETYCZNE

Ilość ciepła ΔQ pobierana przez ciało jednorodne przy niewielkim wzroście temperatury, przy którym nie zachodzi przemiana fazowa, jest proporcjonalna do masy i do przyrostu temperatury ΔT = T₂ - T₁. Współczynnikiem proporcjonalności jest ciepło wlaściwe średnie C, odpowiadające przedziałowi tempratur T₁ i T₂ :

ΔQ = m C ΔT .

Stąd ciepło właściwe średnie w granicach temperatur T₁ i T₂ wynosi :

Zmniejszając nieskończenie wartość przyrostu temperatury znajdujemy ciepło właściwe ciała w temperatrze T jako granicę wartości C :

Z powyższych równań wynika, że ciepło właściwe dowolnego ciała wyraża liczbowo ilość ciepła potrzebną do ogrzania 1 kg ciała o 1 K . Jednostką ciepła wlaściwego jest J/kg*K .

Aby wyznaczyć ciepło właściwe jakiegoś ciała, przeprowadzamy wymianę ciepła między tym ciałem, a ciałem o znanym cieple właściwym; w tym przypadku gliceryną , a wodą. Wymiana ciepła odbywa się w kalorymetrze. Pomiar ciepła właściwego cieczy jest dość trudny ze względu na jego małą wartość.

Stosować tu można metodę polegającą na doprowadzeniu do kalorymetru dokładnie określonych ilości ciepła za pomocą prądu elektrycznego. Metoda ta nadaje się wogóle do precyzyjnych pomiarów ciepła właściwego. Jeśli nie wykorzystamy energii elektrycznej w postaci pracy mechanicznej, wydziela się ona w postaci tzw. ciepła Joule'a - Lenza.

W naszym przypadku bierzemy dwa kalorymetry i napełniamy je dwiema różnymi cieczami.Jeden napełniamy wodą, drugi gliceryną ( ciecz o nieznanym cieple właściwym ).Kalorymetry nakrywamy pokrywkami zapewniającymi izolację ceplną. W pokrywkach są otwory na termometr i mieszadełko oraz dwa zaciski, do których doprowadzamy prąd elektryczny. We wnętrzu kalorymetrów zawieszone są w cieczach spirale o identycznych oporach, połączone szeregowo. Z połączenia szeregowego wynika, że natężenie prądu w obu spiralach oraz czasy przepływu prądu są takie same . Ilości ciepła wydzielone przez obie spirale będą więc identyczne. Ciepło to pozostaje pochłonięte przez kalorymetry i ciecze. Ciepło pobrane przez 1 kalorymetr :

Q₁ = ( m₁ C₁ + mk₁ Ck₁ ) Δt₁

gdzie : m₁ - masa cieczy w pierwszym kalorymetrze (gliceryna),

mk₁ - masa kalorymetru

C₁ - ciepło właściwe tej cieczy,

Ck₁ - ciepło właściwe kalorymetru,

Δt₁ - przyrost temperatury.

Ciepło pobrane przez 2 kalorymetr :

Q₂ = ( m₂ C₂ + mk₂ Ck₂ ) Δt₂

gdzie : m₂ - masa cieczy w drugim kalorymetrze (woda),

mk₂ - masa kalorymetru,

C₂ - ciepło właściwe tej cieczy,

Ck₂ - ciepło właściwe kalorymetru,

Δt₂ - przyrost temperatury.

Przy założeniu, że oba kalorymtry mają dobrą izolację, można przyjąć, że ilości ciepła pobrane przez oba kalorymetry będą równe. Inny będzie tylko uzyskany przyrost temperatury w obu przypadkach.

Q₁ = Q₂ ;

więc:

(m₁ C₁ + mk₁ Ck₁ ) Δt₁ = ( m₂ C₂ + mk₂ Ck₂ ) Δt₂ ,

stąd możemy obliczyć ciepło właściwe cieczy badanej :

2. KOLEJNOŚĆ CZYNNOŚCI

a) Zważyć każdy z dwu kalorymetrów.

b) Zważyć kalorymetr z wodą.

c) Zważyć kalorymetr z badaną cieczą ; wyznaczyć masę cieczy i wody.

d) Odczytać temperatury początkowe obu cieczy : t₁ oraz t₂ .

e) Włączyć napięcie.

f) Gdy temperatury wskażą wzrost o 5⁰ - 6⁰ C , wyłączyc napięcie.

g) Odczytać temperaturę maksymalną obu cieczy.

h) Pomiar powtórzyć trzykrotnie i wyniki pomiarów wpisać do tabeli.

3. TABELA POMIAROWA

L.p	m1	m2	t1	t2	t1p	t2p	Δt1	Δt2	mk1	mk2	C1
	[g]	[g]	[^0C]	[^0C]	[^0C]	[^0C]	[^0C]	[^0C]	[g]	[g]	J*kg^-1*K^-1
1	236.2	213.5	20.0	19.0	33.2	27.55	13.2	8.55	65.18	67.9	2369
2	236.2	213.5	22.5	21.2	35.2	29.4	12.7	8.2	65.18	67.9	2360
3	236.2	213.5	23.5	23.0	36.6	31.2	12.8	8.2	65.18	67.9	2340
4	236.2	213.5	25.0	24.5	37.2	32.3	12.2	7.8	65.18	67.9	2335

---