123237

II. Wykonanie i opracowanie ćw iczenia

UWAGA! Przebieg wykonania ćwiczenia określa osoba prowadząca. Nie wolno włączać żadnej aparatury elektrycznej bez zgody osoby prowadzącej!

1.    Wyznaczyć masę mi wewnętrznego naczynia kalorymetni wraz z pokrywką.

2.    Wsypać do wewnętrznego zbiornika ścinki badanego metalu do ok. połowy wysokości naczynia.

3.    Wyznaczyć masę m_x ścinków metalu.

4.    Wewnętrzne naczynie kalorymetru przykryć pokrywką i umieścić w naczyniu zewnętrznym.

5.    Przez otwór w pokrywce wsunąć termometr i zmierzyć temperaturę początkową t, kalorymetru ze ścinkami metal u.

6.    W otworze pokrywki umieścić gumową uszczelkę i wsunąć koniec lejka. Termometr umocować tak, aby bańka z rtęcią znalazła się w lejku w strumieniu wody wlewanej do kalorymetru.

7.    Wlać do kolby kulistej ok. 100 ml wody.

8.    Szyjkę kolby ostrożnie zacisnąć w chwytaku laboratoryjnym. Kolbę umieścić w ogrzewaczu.

9.    Włączyć ogrzewacz i doprowadzić wodę w kolbie do wrzenia.

UW AGA! Następne czynności należy wykonywać ze szczególną ostrożnością. Ze w zględu na wysoką temperaturę należy stosować ochronne rękawice, a kolbę z gorącą wodą wolno przenosić tylko przy pomocy chwytaka laboratoryjnego.

10.    Ostrożnie wlać wodę przez lejek do wewnętrznego naczynia kalorymetru. Odczytać początkową temperaturę wlewanej wody t₂ termometrem umieszczonym uprzednio w lejku.

11.    Po wlaniu wody szybko usiuiąć lejek a w otworze pokrywki umieścić drugi termometr. Kalorymetr przykryć tekstolitowymi półpokrywami.

12.    Odczytywać co pół minuty temperaturę w kalorymetrze. Jako temperaturę końcową f_k należy przyjąć największa odczytaną wartość.

13.    Zważyć wewnętrzne naczynie kalorymetni, wypełnione ścinkami nieznanego metalu i wodą wraz z pokrywką. Wyjąć uprzednio termometr z uszczelką. Wyznaczyć masę wody m₂.

14.    Obliczyć nieznane ciepło właściwe z równania bilansu cieplnego, które ma postać:

mi*cr(fk - ti) + mrcr(tk -t₂) + m_x-c_x-(fk - fi) = 0

gdzie c_x - nieznane ciepło właściwe, ciepło właściwe glinu ci = 0,896kJ/kgK, ciepło właściwe wody c₂ = 4,186kJ/kg-K 15. Obliczyć niepewność u(c_x):

u(cj =

ni

£2__

lii

At

(t₂-t_k)²(Am)²

Dla uproszczenia rachunków uwzględniono tylko niepewność wyznaczenia masy wody, którą można przyjąć Am = lg oraz niepewność wyznaczenia temperatury końcowej, którą przyjmujemy At = 1°C.

III.    Wnioski

1.    Przedstawić w poprawnej formie wynik pomiaru ciepła właściwego.

2.    Porównać wartość c_x z wartościami w tablicach. Określić na tej podstawie badany metal.

3.    Wymienić przyczyny największych niepewności pomiarowych. Jakich niedokładności nie uwzględnia wzór na t/(c_x)?

IV.    Pytania kontrolne

1.    Od czego zależy ciepło wymieniane przez dało z otoczeniem przy zmianie temperatwy ciała?

2.    Podać interpretację ciepła właściwego.

3.    Czym różnią się dała o małym cieple właściwym od ciał o dużym deple właściwym?

4.    Dlaczego woda nagrzewa się szybciej niż np. piasek?

5.    Na czym polega równowaga termodynamiczna układu?

6.    O czym mówi I zasada termodynamiki?

7.    Co to jest równanie bilansu cieplnego?

8.    Jaki wpływ na wynik pomiaru ma niedoskonała izolacja termiczna kalorymetni?