Лабораторная работа № 2. Изучение процесса… (физика)

№ Изучение процесса теплообмена

Лабораторная работа № 2. Изучение процесса теплообмена.
Цель работы: сравнить количество теплоты, отданное горячей водой и полученное холодной водой при теплообмене.
Приборы и материалы: измерительный цилиндр, калориметр, стакан, термометр, сосуд с горячей водой, сосуд с холодной водой.
Указания к работе:

Налейте, используя измерительный цилиндр, в калориметр 100 мл горячей воды, а в стакан — 100 мл холодной. Измерьте начальную температуру сначала холодной воды, а затем горячей.
Не вынимая термометр из горячей воды, осторожно вылейте холодную воду из стакана в калориметр. Перемешайте воду термометром и измерьте температуру смеси.
Обработка результатов измерений. Результаты прямых измерений с учётом абсолютной погрешности, равной цене деления шкалы термометра, запишите в таблицу 12. Результаты вычислений записывайте без учёта погрешности.

Таблица 12

Масса холодной воды $m_{1}$ , кг	Начальная температура холодной воды $t_{1}$ , °C	Масса горячей воды $m_{2}$ , кг	Начальная температура горячей воды $t_{2}$ , °C	Температура смеси $t$ , °C	Количество теплоты, полученное холодной водой $Q_{1}$ , Дж	Количество теплоты, отданное горячей водой $Q_{2}$ , Дж

Массу воды определите по формуле $m = ρ V$ , зная, что плотность воды $1000 \frac{кг}{м ^{3}}$ .
Рассчитайте количество теплоты, отданное горячей водой при остывании до температуры смеси, и количество теплоты, полученное холодной водой при нагревании до той же температуры.
Сравните количество теплоты, отданное горячей водой и полученное холодной водой при теплообмене.
Сделайте вывод и обоснуйте его.
Примечание. В выводе к лабораторной работе не забудьте указать про потери некоторого количества теплоты.

Решение

Измерения зависят от опыта, поэтому берём типичные данные (у вас будут свои значения термометра). Цена деления термометра °C, погрешность °C.

Измерения (пример). Объём каждой порции . Холодная вода °C, горячая вода °C, смесь °C.

Пункт . Массы воды.

Пункт . Количество теплоты ().

Холодная вода получила:

Горячая вода отдала:

Пункт . Сравнение. , разница:

Это примерно от .

Заполненная таблица :

, кг	, °C	, кг	, °C	, °C	, Дж	, Дж
,	±	,	±	±

Пункт . Вывод. Количество теплоты, отданное горячей водой, почти равно количеству теплоты, полученному холодной водой: ( Дж и Дж). Небольшое различие объясняется тем, что часть теплоты ушла на нагревание калориметра, термометра и окружающего воздуха, а также погрешностями измерений. Значит, при теплообмене энергия практически сохраняется: , а часть теплоты теряется.

💡 Почему так

При теплообмене в замкнутой системе горячая вода отдаёт столько же теплоты, сколько получает холодная, если нет потерь. Количество теплоты при нагревании или остывании: .

Ответ

кг; Дж, Дж (по примерным данным °C, °C, °C). Вывод: , небольшая разница (около %) — из-за потерь теплоты на нагревание калориметра, термометра и воздуха и погрешностей измерений.

Помогло?

Лабораторная работа № 2. Изучение процесса теплообмена. Цель работы: сравнить…