04.03.2003r.

LABORATORIUM FIZYKI

WYKONALI: str. pchor. Michał Zychnowski

str. pchor. Michał Borowy

DSZ - PK 1 Pluton I, grupa A

ĆWICZENIE C3:

WYZNACZANIE CIEPŁA CIECZY ŁATWOPALNYCH METODĄ OSTYGANIA

I Wstęp teoretyczny.

Ćwiczenie oparte jest na prawie ostygania, sformułowanego przez Newtona.

Prawo Newtona mówi, że prędkość ostygania ciała jest proporcjonalna do różnicy temperatur między ciałem ostygającym i otoczeniem.

θ = θ₀ ∙ e^-at

θ - istniejąca w danej chwili różnica temperatur,

θ₀ - różnica temperatur w chwili t₀ = 0

a - stała ostygania;

, gdzie

h - stały współczynnik określający wielkość i rodzaj powierzchni ciała stygnącego oraz warunki panujące w otoczeniu.

Ciało ostyga tym szybciej, ile ma mniejszą pojemność cieplną. Pojemność cieplna wyrażona jest wzorem:

C = c ∙ m

Stąd możemy wywnioskować, że prędkość ostygania jest odwrotnie proporcjonalna do ciepła właściwego danego ciała.

Wykresem prawa ostygania jest krzywa wykładnicza malejąca, która opada mniej lub bardziej stromo, zależnie od stałej ostygania.

Wykorzystując prawo Newtona, po wykonaniu przekształceń, otrzymujemy wzór na ciepło właściwe badanej cieczy:

, gdzie

t_c - czas, w jakim dane ciało ostygło od temperatury T₁ do temperatury T_2,

t_wz - czas, w jakim wzorzec ostygł od temperatury T₁ do temperatury T_2,

C_wz - pojemność cieplna wzorca.

II Opis ćwiczenia.

1. Wyznaczamy masę badanej cieczy.

2. Podgrzewamy ciecz oraz wzorzec do temperatury ok. 60⁰C.

3. Izolujemy próbki od otoczenia za pomocą folii.

4. Sprawdzamy spadek temperatury z częstotliwością 30s.

III Wyniki pomiarów - znajdują się na karcie pomiarowej.

IV Obliczenia.

V Analiza błędów.

VI Wynik.

C_c = 2709,621
61,387

VII Wnioski.

Wykonane doświadczenie potwierdza, z uwzględnieniem błędów pomiarowych, słuszność prawa Newtona. Słuszny jest również fakt, że pojemność cieplna ciała jest odwrotnie proporcjonalna do prędkości ostygania, ponieważ wzorzec, który miał większą pojemność cieplną, stygł wolniej od danej cieczy (końcowa różnica temperatur wyniosła ok. 2.5⁰C. Wykres zależności temperatury od czasu przedstawia krzywą wykładniczą malejącą. Z wykresu możemy wywnioskować, iż ciało ostyga coraz wolniej wraz z wyrównywaniem temperatury ciała do temperatury otoczenia. W trakcie wykonywania doświadczenia zauważyliśmy, że badana ciecz odparowuje powodując zmniejszanie się masy, a tym samym powstanie błędu systematycznego. Szacunkowa wartość tego błędu wynosi ok. 0,5% .

---