Sprawozdanie z ćwiczenia 5
1.Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie wielkości fizycznej charakteryzującej materiały zwanej ciepłem właściwym (ciepło potrzebne do ogrzania 1kg substancji o 1 stopień . Wymiarem c jest
)
2.Opis metody pomiarowej .
W kalorymetrze o masie
znajduje się woda o masie
i temperaturze T. Po wprowadzeniu do kalorymetru badanego ciała stałego o masie
i temperaturze
, zachodzi wymiana ciepła wewnątrz układu, w wyniku której ustala się temperatura końcowa
obu substancji. Jeśli nie ma wymiany ciepła z otoczeniem, to spełniona jest zasada bilansu cieplnego .Z zasady tej otrzymujemy równanie pozwalające obliczyć ciepło właściwe badanego ciała stałego :
gdzie:
-
-masa kalorymetru
-
-ciepło właściwe kalorymetru
-
-masa wody
-
-ciepło właściwe wody
-T- temperatura wody
-
-temperatura końcowa
-
-masa badanego ciała stałego
-
-temperatura ciała stałego
Temperaturę T i
otrzymujemy po posłużeniu się metodą interpolacji (wyznaczamy z wykresu zależności spadku temperatury w czasie punkty przecięcia ekstrapolowanych krzywych z prostą AB, prostopadłą do osi czasu i przebiegającą w ten sposób, by zakreskowane pola były sobie równe .Temperatury odpowiadające punktom A i B są temperaturami interpolowanymi (A=T, B=
)
3.Realizacja ćwiczenia
-ważymy badane materiały oraz naczyńko kalorymetru
-napełniamy naczyńko wodą do połowy i ważymy aby obliczyć masę wody
-wstawiamy naczyńko do osłony termicznej i ogrzewamy wodę do około 50 stopni C
-zdejmujemy pokrywkę z grzałką i przykrywamy naczyńko pokrywą z opornikiem
-przez około 3 minuty notujemy temperaturę w naczyńku
-wsypujemy badane ciało stałe
-notujemy skok temperatury
-przez około 5 min notujemy temperaturę co 30 s
-powyższe czynności powtarzamy dla drugiego ciała stałego
4.Opracowanie wyników
a)Zależność spadków temperatury w czasie dla 1 ciała
b)z wykresu wyznaczamy temperatury T=46 [ C] i
=45,5 [ C]
c)korzystając z zależności
obliczamy ciepło właściwe badanego ciała :
-dane do wzoru:
=0,096 kg ,
=896
,
=0,186 kg ,
=4186
, T=46 C ,
=45,5 C ,
=0,045 kg ,
=25 C
-po podstawieniu wartości otrzymujemy wynik:
=153 [
]
d) porównanie otrzymanego wyniku z wartością tablicową:
Wartość tablicowa |
Otrzymany wynik |
129[ |
153[ |
-porównując wynik z wartością tablicową dochodzimy do wniosku, iż badane ciało stałe to ołów.
I) Zależność spadków temperatury w czasie dla 2 ciała:
II) z wykresu wyznaczamy temperatury T=47,5 [ C] i
=45 [ C]
III) korzystając z zależności
obliczamy ciepło właściwe badanego ciała :
-dane do wzoru:
=0,096 kg ,
=896
,
=0,190 kg ,
=4186
, T=47,5 C ,
=45 C ,
=0,220 kg ,
=25 C
-po podstawieniu wartości otrzymujemy wynik:
=412 [
]
IV) porównanie otrzymanego wyniku z wartością tablicową:
Wartość tablicowa |
Otrzymany wynik |
385[ |
412[ |
-porównując wynik z wartością tablicową dochodzimy do wniosku, iż badane ciało stałe to miedź.
5.Dyskusja błędów
Analizując przeprowadzone ćwiczenie dochodzimy do wniosku, iż błędy wynikają z :
-układ nie jest idealnie odizolowany od otoczenia co powoduje rozbieżności w określaniu temperatur,
-zdejmujemy pokrywkę kalorymetru aby włożyć badane ciało stałe co powoduje dodatkowy spadek temperatury wody,
-niedokładności określania temperatury i czasu po wrzuceniu do rozgrzanej wody badanego ciała,
-błąd w przeliczeniu oporności na temperaturę w stopniach,