Лаб мол 11 Теплоемкость металла

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОЁМКОСТИ МЕТАЛЛА

Цель работы: определение удельной теплоемкости алюминия и железа калориметрическим методом.

Оборудование: 15 алюминиевых цилиндров, железный цилиндр, бутылка в водой, стеклянный жидкостный термометр, пластиковый стакан (используется как калориметр), корпус шприца 20 мл на подставке, шприц 10 мл без иглы, динамометр, пластиковое ведёрко для взвешивания, контейнер для оборудования, расходный материал – салфетка (туалетная бумага).

Калориметрический метод основан на применении калориметрических установок, им пользуются главным образом для определения теплового баланса.

Определение количества теплоты выделившейся или поглотившейся в том или ином процессе проводят в специальном приборе – калориметре (от лат.calor – тепло иmetor – измерять) (не путать сколориметром – прибором для измерения цвета). Калориметрические измерения, как правило, состоят в наблюдении за изменением температуры калориметрической системы за время опыта.

Существуют различные типы калориметров. В данной лабораторной работе применяется модель адиабатического калориметра . в котором теплообмен с окружающей средой минимален (в идеале – отсутствует).

В учебных лабораторных работах измерения удельной теплоёмкости твердых тел обычно проводят следующим образом. В калориметр наливается вода (известной массы и температуры) и опускается нагретое тело (известной массы и температуры). В результате теплообмена тела с водой в калориметре устанавливается какая-то промежуточная температура, которая измеряется термометром. При составлении уравнения теплового баланса учитывается и количество теплоты, которое идёт на нагрев самой калориметрической установки.

В данной лабораторной работе измерения проводятся не в калориметре, а в маленьком пластиковом стакане, массой (1,6 г) и теплоёмкостью которого можно пренебречь по сравнению с содержащимися в нём массами воды и металла.

Известно, что теплообмен между калориметром и окружающей средой идёт тем интенсивнее, чем больше между ними разность температур ?Т. Поэтому, если тело нагрето всего на 5–10 градусов, то тепловыми потерями в окружающую среду можно пренебречь, если измерения продолжаются несколько минут.

В данной лабораторной работе специальных нагревателей не предусмотрено, а используется всегда доступный источник тепла – это тепло ладоней рук, температура которых на 5–15 ?С выше комнатной.

При определении удельных теплоёмкостей железа и алюминия считается известной удельная теплоемкость воды с_В = 4190 Дж/(кг?К). Вода обладает в несколько раз большей удельной теплоёмкостью, чем металлы, и поэтому, если для измерений в калориметр налить много воды, то она нагреется всего 1–2?С, что сравнимо с погрешностью термометра. Поэтому в данной лабораторной работе для увеличения точности измерений воды берётся минимально необходимое количество.

1. Подвесить к динамометру ведёрко для взвешивания и определить массу тары. Поместить в ведёрко 15 алюминиевых цилиндров и по динамометру определить их массу m (вычтя из общей массы массу тары).

2. Налить в шприц на подставке воду до краёв, при этом в шприц помещается ровно 28 мл воды (m_В = 28 г). Чтобы точно налить воду до краёв (не больше и не меньше), используйте в качестве дозатора шприц 10 мл.

3. Термометром определить комнатную температуру воды t_K .

Примечание 1 . Поскольку при измерениях разница температур будет составлять всего несколько градусов, то для увеличения точности расчетов следует отсчитывать все температуры с точностью до 0,5?С (например,t_К = 21,5?С).

4. Зажать в кулаках алюминиевые цилиндры и 5–8 минут греть их в руках до тех пор, пока цилиндры не будут на ощупь казаться тёплыми, а не холодными. Одновременно в руках греется термометр (его можно прижать к указательному пальцу большим пальцем руки). В конце нагрева записать показание термометра – температуру рук t_Р .

Примечание 2 . Не следует прижимать стеклянный термометр к металлу – стекло может разбиться.

5. Установить тёплые алюминиевые цилиндры вертикально в пластиковый стаканчик и залить их 28 мл воды комнатной температуры. Поместить в промежуток между цилиндрами термометр и наблюдать за изменениями температуры.

Примечание 3 . Если алюминиевые цилиндры будут высыпаны в стакан «навалом», то не все они будут находиться в воде и трудно будет в стакан установить термометр.

6. Через 30–60 секунд в стакане установится тепловое равновесие – температура перестанет изменяться. Записать эту температуру t . (Через 3–5 минут содержимое стакана начнёт остывать, и температура будет понижаться.)

7. Из уравнения теплового баланса (вода – нагревается, металл – остывает, тепловыми потерями и нагревом стакана пренебречь)

определить удельную теплоемкость металла:

8. Проделать аналогичные измерения (пп. 1–7) для железного цилиндра.

9. После проведения всех измерений вылить воду из стакана и шприцов в бутылку. Вытереть насухо салфеткой (туалетной бумагой) оборудование (особенно железный цилиндр). Сложить сухое оборудование в контейнер (контейнер крышкой не закрывать, давая возможность высохнуть мелким
каплям воды, если они где-то остались).

10. Рассчитать погрешности измерений, заполнить экспериментальными и расчетными величинами таблицу:

Контрольные вопросы и задания

1. Что такое удельная теплоемкость?

2. Что такое молярная теплоемкость?

3. Какой формулой связаны удельная и молярная теплоемкости?

4. Как формулируется закон Дюлонга и Пти? Рассчитайте теоретически удельную теплоемкость алюминия и железа.

5. Какие бывают калориметры?

6. В данной лабораторной работе влияет ли существенно на результаты измерений тот факт, что в стакане некоторые алюминиевые цилиндры выступают из воды на воздух на 1–2 мм? Ответ обоснуйте.

7. Как влияет большая теплоемкость воды на климат Земли?

ГОСТ Р 56754-2015 (ИСО 11357-4: 2005) Пластмассы

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ СКАНИРУЮЩАЯ КАЛОРИМЕТРИЯ (ДСК)

Определение удельной теплоемкости

Plastics. Differential scanning calorimetry (DSC). Part 4. Determination of specific heat capacity

ОКС 83.080.01*
______________
* По данным официального сайта Росстандарт
ОКС 19.060, здесь и далее по тексту. -
Примечание изготовителя базы данных.

Дата введения 2017-01-01

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" совместно с открытым акционерным обществом "НПО Стеклопластик" и Объединением юридических лиц "Союз производителей композитов" на основе аутентичного перевода на русский язык указанного в пункте 4 стандарта, который выполнен ФГУП "СТАНДАРТИНФОРМ"

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 497 "Композиты, конструкции и изделия из них"

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 11357-4:2005* "Пластмассы. Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК). Часть 4. Определение удельной теплоемкости" (ISO 11357-4:2005 "Plastics - Differential scanning calorimetry (DSC) - Part 4: Determination of specific heat capacity").
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым здесь и далее по тексту, можно получить, перейдя по ссылке на сайт http://shop.cntd.ru. - Примечание изготовителя базы данных.

Раздел 10, не включенный в основную часть настоящего стандарта, приведен в дополнительном приложении ДА. Сравнение структуры международного стандарта со структурой настоящего стандарта приведено в дополнительном приложении ДБ.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

Дополнительные слова, фразы, показатели, включенные в текст настоящего стандарта для учета потребностей национальной экономики Российской Федерации, выделены курсивом*. Оригинальный текст модифицированных структурных элементов примененного международного стандарта и объяснение причин внесения технических отклонений приведены в дополнительном приложении ДВ
________________
* В бумажном оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов приводятся обычным шрифтом, кроме отмеченного в разделе "Предисловие" знаком "**". - Примечание изготовителя базы данных.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методы определения удельной теплоемкости полимерных материалов с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК).

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 32794-2014 Композиты полимерные. Термины и определения (ИСО 472:1999 "Пластмассы. Словарь", NEQ)

ГОСТ Р 55134-2012 (ИСО 11357-1:2009) Пластмассы. Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК). Часть 1. Общие принципы (ИСО 11357-1:2009, MOD)

СТ СЭВ 543-77 Числа. Правила записи и округления (ИСО 31-0:1992 "Величины и единицы измерения. Часть 0. Общие принципы", NEQ)

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 32794 и ГОСТ Р 55134. а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 калибровочное вещество (calibration material): Вещество с известной удельной теплоемкостью.

Примечание - Обычно в качестве калибровочного вещества используют -оксид алюминия, например синтетический сапфир, чистотой 99,9 % или выше.

3.2 удельная теплоемкость при постоянном давленииc (specific heat capacity at constant pressure): Количество теплоты, поглощаемое единицей массы материала при нагревании на 1 К при постоянном давлении.

1 Удельную теплоемкость c , Дж·г ·K , вычисляют по формуле

C- теплоемкость, Дж·K(-1);

dQ - количество теплоты, Дж, необходимое для повышения температуры материала на dT. К.

Нижний индекс указывает на изобарный процесс.

Это уравнение действительно в температурном диапазоне, в котором вещество не претерпевает фазовых переходов первого рода.

Величину (dQ/dT) можно выразить через скорость нагревания (dT/dt), К ·с, и тепловой поток (dQ/dt), Дж ·с, вычисляют по формуле

2 При фазовых переходах наблюдается скачок в теплоемкости. Часть тепла расходуется на образование вещества с более высокой энергией и не используется для увеличения температуры. По этой причине определять удельную теплоемкость надлежащим образом можно только вне областей фазовых переходов.

4.1 Общие положения

Каждое испытание состоит из трех опытов с одинаковой скоростью нагревания (см. рисунок 1):

- холостой опыт (пустые тигли в держателях образца и эталона);

- калибровочный опыт (калибровочное вещество в тигле образца и пустой тигель эталона);

- опыт с образцом (тигель с образцом в держателе образца и пустой тигель эталона).

4.2 Метод непрерывного сканирования

На основании принципа ДСК (см. ГОСТ Р 55134 ) и определения удельной теплоемкости, приведенного в 3.2, можно получить отношения

где Р - тепловой поток (dQ/dt ), Дж·с .

Верхние индексы sp и cal обозначают образец и калибровочное вещество соответственно (см. рисунок 1).

Таким образом верно равенство

Поскольку значения , m и m известны, после измерения значений Р , Р и Р значение может быть вычислено по формуле

X - температура Т или время t ; 1 - холостой опыт; 2 - калибровочный опыт; 3 - опыт с образцом; I - изотермическая базовая линия при начальной температуре T ; II - изотермическая базовая линия при конечной температуре T

Рисунок 1 - Схематическое изображение типичных кривых ДСК для измерения удельной теплоемкости после коррекции базовой линии

4.3 Метод ступенчатого сканирования

В методе ступенчатого сканирования весь сканируемый температурный диапазон делят на небольшие интервалы, и полное определение, состоящее из трех опытов, описанных в 4.1, осуществляют для каждого температурного интервала. Интегрированием кривой теплового потока получают полную теплоту , затраченную в данном интервале. Отношение к величине температурного интервала пропорционально удельной теплоемкости [см. формулу (1)], что выражается отношениями

При условии постоянства температурных интервалов , объединяя уравнения (7) и (8), получают формулу

Тигли для испытуемого образца и образца сравнения (калибровочного вещества) должны иметь одинаковую форму и быть изготовлены из одного и того же материала, разница по массе должна быть не более 0,1 мг.

Примечание - Данные одних и тех же холостых и калибровочных опытов могут использоваться для нескольких измерений, если прибор является достаточно стабильным, и учитывается разность массы между тиглем для калибровочного вещества и пустым тиглем. Соответствующую коррекцию можно получить путем введения поправки C(T), , к тепловому потоку калибровочного опыта, где C(T) - удельная теплоемкость материала тигля как функция температуры, - скорость нагревания и - разность массы тигля калибровочного вещества и пустого тигля. Аналогичная методика может быть использована для внесения поправки на разность массы между опытом с образцом и холостым опытом.

5.3 Лабораторные весы

Условия проведения испытания и кондиционирования образцов - по ГОСТ Р 55134. раздел 7.

8.1 Выбор тиглей

Подготавливают три тигля, каждый со своей крышкой, и взвешивают тигли вместе с крышками. Суммарная масса тигля с крышкой не должна различаться более чем на 0,1 мг (см. 5.2). Остальные параметры тиглей, такие как материал, размер, тип (открытые или запрессованные), должны быть одинаковыми.

8.2 Настройка прибора и регулировка изотермических базовых линий

8.2.1 Помещают пару пустых тиглей с крышками в держатели образца и эталона.

8.2.2 При использовании программы непрерывного сканирования устанавливают:

- начальную и конечную температуры (T и T ). Начальная температура T должна быть не менее чем на 30 K ниже той, при которой требуется получение первых данных.

Примечание - Если при широком температурном диапазоне требуется получить более точные результаты, весь диапазон можно разделить на два (или более) меньших диапазона, каждый шириной от 50 К до 100 K. Для обеспечения достаточного перекрытия начальная температура T второго диапазона должна быть на 30 K ниже конечной температуры T первого температурного диапазона;

- выбранную скорость сканирования;

- длительность изотермических стадий I и II (см. рисунок 1) и дают стабилизироваться соответствующим изотермическим базовым линиям. Эта длительность обычно составляет от 2 до 10 мин.

Примечание - Некоторым калориметрам, например, типа Кальве, для стабилизации может потребоваться до 30 мин.

8.2.3 При использовании программы ступенчатого сканирования

Если удельная теплоемкость образца не зависит значительно от температуры, используют метод ступенчатого сканирования, в соответствии с которым интегрирование теплового потока в небольших температурных интервалах дает ряд индивидуальных значений удельной теплоемкости для рассматриваемого диапазона температур. Необходимо обратить внимание на следующие моменты:

- длительность изотермических стадий должна быть достаточной для получения стабильной базовой линии;

- данный метод не должен использоваться в температурном диапазоне, в котором наблюдаются фазовые переходы первого рода.

При проведении ступенчатого сканирования задают:

- начальную и конечную температуры (T и T );

- приращение температуры, предпочтительно от 5 до 10 K;

Определение удельной теплоёмкости твёрдого тела

В предлагаемой лабораторной работе объединены две традиционные лабораторные работы – «Сравнение количества теплоты при смешивании воды разной температуры» и «Измерение удельной теплоёмкости твёрдого тела», которые порознь не дают хороших числовых результатов из-за значительных потерь энергии нагретыми телами. Поэтому, чтобы определить тепловые потери, мы включили первую работу.

Действительно, учитывая, что на нагревание холодной воды идёт лишь часть отданной горячей водой энергии, уравнение теплового баланса может быть представлено в виде kQ_отд = Q_получ. откуда коэффициент потерь k = Q_получ /Q_отд.

В случае смешивания равных масс воды выражение для коэффициента потерь существенно упрощается:

Получаемое при этом отрицательное значение k учащиеся должны объяснить тем, что Q_отд < 0.

Зная значение k. можно более точно определить удельную теплоёмкость твёрдого тела. Уравнение теплового баланса теперь записывается в виде kQ_отд = Q_получ. Учитывая, что в данном случае отдаёт тепло твёрдое тело, получаем:

В случае равных масс воды и твёрдого тела выражение для теплоёмкости упрощается:

В таком виде лабораторная работа проводилась в рамках физического практикума в 10–11-м классах (можно проводить её также в сильном или специализированном 8-м классе). Горячую воду брали из водопровода. Исследуемым телом служил алюминиевый груз массой 100 г. Порции (100 г) горячей и холодной воды отмеряли с помощью мензурки. Соблюдение условия равенства всех трёх значений масс (горячей воды, холодной воды и твёрдого тела) позволяло упростить расчёты, снизив тем самым ошибки. Были получены результаты:

– Определение коэффициента тепловых потерь

– Определение теплоёмкости твёрдого тела

Примечание. единицы темплоёмкостей Дж/(кг • град) в таблице за неимением места не указаны.

С учётом k. Дж/(кг • град);

без учёта k. Дж/(кг • град).

t_и = 1 °С – абсолютная инструментальная погрешность, равная цене деления;

t_о = 0,5 °С – абсолютная погрешность отсчёта, равная половине цены деления;

Таким образом, относительная погрешность велика (8%), что приводит к значительной погрешности определения теплоёмкости твёрдого тела: без учёта потерь – в интервале от с_min = 681 Дж/(кг • град) до с_max = 750 Дж/(кг • град); с учётом потерь – в интервале от с_min = 810 Дж/(кг • град) до с_max = 1071 Дж/кг • град. Среднее табличное значение удельной теплоёмкости алюминия в интервале температур 20. 100 °С составляет (888. 909) Дж/кг • град (А.С.Енохович. Справочник по физике. – М. Просвещение, 1990). Видно, что определённое нами значение удельной теплоёмкости твёрдого тела с учётом потерь лучше согласуется с табличным.

ЛР «Определение удельной теплоёмкости твёрдого тела с учётом коэффициента потерь»

Цель работы. определить коэффициент потерь при теплообмене и теплоёмкость твёрдого тела.

Приборы и материалы. 2 калориметра, 2 термометра, мензурка, твёрдое тело массой 100 г из стандартного набора, горячая и холодная вода, сосуд для помещения твёрдого тела при нагреве его проточной горячей водой.

1. Поместите в сосуд твёрдое тело и поставьте сосуд с телом под струю проточной горячей воды.

2. Налейте в калориметры равные массы горячей и холодной воды и измерьте их температуры.

3. Смешайте горячую и холодную воду и измерьте температуру смеси.

4. Рассчитайте модуль коэффициента тепловых потерь по формуле.

5. Результаты измерений и расчётов занесите в табл. 1.

6. Отмерьте 100 г холодной воды, налейте в калориметр и определите её температуру.

7. Определите температуру твёрдого тела (по температуре горячей воды, в которую заблаговременно было положено это твёрдое тело).

8. Опустите твёрдое тело в холодную воду и измерьте температуру смеси (после установления теплового равновесия).

9. Рассчитайте удельную теплоёмкость твёрдого тела по формуле

10. Результаты измерений и расчётов занесите в табл. 2.

11. Определите относительную погрешность измерения разности температур: , где t_и – абсолютная инструментальная погрешность, равная цене деления; t_о – абсолютная погрешность отсчёта, равная половине цены деления.

12. Рассчитайте относительную погрешность определения теплоёмкости:

13. Найдите интервал определённых вами значений теплоёмкости: c_minсс_max .

14. Сравните полученные значения теплоёмкости с табличными и определите, из какого вещества изготовлено тело.

Максим Исидорович Еськов – выпускник физфака МГПИ им. В.И.Ленина 1974 г. учитель физики и ОБЖ высшей квалификационной категории, педагогический стаж 32 года. Педагогическое кредо: точность, аргументированность, разумность. Серьёзно увлекается историей и героикой Военно-морского флота. Имеет публикации в России и за рубежом. Выпускники успешно поступают в технические и инженерные вузы, в том числе МГТУ им. Н.Э.Баумана, военно-инженерные училища и академии.

Исследование температурной зависимости удельной теплоемкости алюминия марок осч и а7 - тема научной статьи по физике, читайте бесплатно текст научно-и

• ТЕПЛОЕМКОСТЬ , 
• алюминий ОСЧ и А7 , 
• энтальпия , 
• энтропия , 
• энергия Гиббса , 
• aluminium special cleanliness and А7 , 
• thermal capacity , 
• enthalpy , 
• Entropy , 
• energy of Gibbs

Проведено экспериментальное исследование удельных теплоемкостей алюминия марок ОСЧ и А7 в широком интервале температур. Вычислены значения энтальпии, энтропии и энергии Гиббса в зависимости от температуры. Выявлено, что с уменьшением содержания примесей удельная теплоемкость алюминия увеличивается, а энтальпия, энтропия и энергия Гиббса уменьшаются.

It is experimentally investigated a specific thermal capacity of aluminium of the special cleanliness and А7 in a wide interval of temperatures. It is calculated enthalpy, entropy and energy of Gibbs depending on temperature. It is revealed that with reduction the maintenance of impurity the specific thermal capacity of aluminium increases.

Скопируйте отформатированную библиографическую ссылку через буфер обмена или перейдите по одной из ссылок для импорта в Менеджер библиографий.

Низомов З. Гулов Б. Ганиев И. Н. Саидов Р. Х. Обидов Ф. У. Эшов Б. Б. Исследование температурной зависимости удельной теплоемкости алюминия марок осч и а7 // ДАН РТ. 2011. №1. URL: http://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-temperaturnoy-zavisimosti-udelnoy-teploemkosti-alyuminiya-marok-osch-i-a7 (дата обращения: 03.10.2016).

Низомов З. et al. "Исследование температурной зависимости удельной теплоемкости алюминия марок осч и а7" Доклады Академии наук Республики Таджикистан 54 (2011). URL: http://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-temperaturnoy-zavisimosti-udelnoy-teploemkosti-alyuminiya-marok-osch-i-a7 (дата обращения: 03.10.2016).

Низомов З. Гулов Б. Ганиев И. Н. Саидов Р. Х. Обидов Ф. У. & Эшов Б. Б. (2011). Исследование температурной зависимости удельной теплоемкости алюминия марок осч и а7. Доклады Академии наук Республики Таджикистан URL: http://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-temperaturnoy-zavisimosti-udelnoy-teploemkosti-alyuminiya-marok-osch-i-a7 (дата обращения: 03.10.2016).

Скопируйте отформатированную библиографическую ссылку через буфер обмена или перейдите по одной из ссылок для импорта в Менеджер библиографий.

Низомов З. Гулов Б. Ганиев И. Н. Саидов Р. Х. Обидов Ф. У. Эшов Б. Б. Исследование температурной зависимости удельной теплоемкости алюминия марок осч и а7 // ДАН РТ. 2011. №1 С.53-59.

Низомов З. et al. "Исследование температурной зависимости удельной теплоемкости алюминия марок осч и а7" Доклады Академии наук Республики Таджикистан 54 (2011).

Низомов З. Гулов Б. Ганиев И. Н. Саидов Р. Х. Обидов Ф. У. & Эшов Б. Б. (2011). Исследование температурной зависимости удельной теплоемкости алюминия марок осч и а7. Доклады Академии наук Республики Таджикистан

Определение удельной теплоемкости металлов методом охлаждения

Название работы: Определение удельной теплоемкости металлов методом охлаждения.

Категория: Лабораторная работа

Предметная область: Физика

Описание: Определение удельной теплоемкости металлов методом охлаждения. Цель работы: определить удельную теплоемкость неизвестного металла. Приборы и принадлежности: милливольтметр для измерения температуры секундомер технические весы щипцы. Порядок выполнения работ

Дата добавления: 2013-04-10

Размер файла: 51 KB

Работу скачали: 87 чел.

Поделитесь работой в соцсетях с друзьями. Будьте всегда актуальны.
Кнопки "поделиться работой" :

Определение удельной теплоемкости металлов методом охлаждения.

Цель работы: определить удельную теплоемкость неизвестного металла.

Приборы и принадлежности: милливольтметр для измерения температуры, секундомер, технические весы, щипцы.

Порядок выполнения работы:

1. Определили массы образцов на технических весах ( m 1. m 2 ).

1. Образец из алюминия надели на термопару.
2. Держатель печи осторожно повернули к себе и опустили печь на образец.
3. Включили в сеть установку тумблером I и печь – нажатием кнопки 2.
4. Нагрели печь до ее автоматического отключения.
5. Осторожно подняли печь с образца и отвели ее в сторону.
6. При температуре 70 0 включили секундомер.
7. Зафиксировали время t 1. в течении которого образец охладился на 20 0 (до температуры 50 0 ).

t 1 =3 мин 5 сек.

1. Повторили опыт с образцом из другого металла, определили время охлаждения второго образца t 2. в том же интервале температур, что и для алюминия.

t 2 =16 мин 38 сек.

1. Удельная теплоемкость алюминия равна 896 Дж*кг -1 *град -1. Рассчитали удельную теплоемкость второго образца по формуле

1. Определили погрешности удельной теплоемкости:

Вывод. В проведенной нами лабораторной работе мы определили удельную теплоемкость металла методом охлаждения. Погрешности объясняется малым количеством проведенных измерений, неабсолютной точностью приборов.

ТЕПЛОЕМКОСТЬ - количество теплоты, которое необходимо подвести к телу, чтобы повысить его температуру на 1 К, точнее - отношение количества теплоты, полученного телом (веществом) при бесконечно малом изменении его состояний в каком-либо процессе, к вызванному им приращению температуры. Теплоемкость единицы массы называют удельной теплоемкостью.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 14

Металлов методом охлаждения

Студент гр. 2-16-Л Макрушин Д.А

Создание и уничтожение объектов Рассмотрите возможность замены конструкторов статическими методами генерации.16 Остерегайтесь методов finlize. Методы общие для всех объектов Переопределяя метод euls соблюдайте общие соглашения.24 Переопределяя метод equls Всегда переопределяйте hshCode.

Программы на языке Java строятся на основе классов. Руководствуясь определением класса, разработчик создает произвольное количество объектов, или экземпляров, данного класса. Класс и его объекты можно сравнить, соответственно, с чертежом и деталями — имея чертеж, не составляет труда произвести необходимое количество деталей

Термодинамика вариант №7

В калориметре находился лед при температуре (- 5 о С). Какой была масса льда, если после добавления в калориметр 4 кг воды, имеющей температуру 20 о С, и установления теплового равновесия температура содержимого калориметра оказалась равной 0 о С, причем в калориметре была только вода? Удельная теплоёмкость воды4200,льда 2100 ,удельная теплота плавления льда330 кДж/кг.

В сосуде находится под давлением 400 кПа одноатомный идеальный газ, молярная масса которого 0,004 кг/моль. Масса газа 12 г. В результате охлаждения газа давление в сосуде понизилось до 200 кПа. Какой стала температура газа в сосуде после его охлаждения, если отданное им количество теплоты 7,5 кДж?

Один моль одноатомного идеального газа сначала нагрели, а затем охладили до первоначальной температуры 300 К, уменьшив давление в 3 раза (см. рисунок). Какое количество теплоты сообщено газу на участке 1 ? 2?

Идеальный одноатомный газ сжимают сначала адиабатно, а затем изобарно. Конечная температура газа равна начальной (см. рисунок). При адиабатном сжатии газа внешние силы совершили работу, равную 3 кДж. Какова работа внешних сил за весь процесс 1-2-3?

Чем объясняется смена времен года на Земле?

1) Периодическими изменениями скорости вращения Земли вокруг своей оси

2) Периодическими изменениями скорости движения Земли вокруг Солнца

3) Отличием от 90 о угла наклона оси вращения Земли вокруг своей оси к плоскости земной орбиты

4) Периодическими изменениями направления движения морских течений и циклонов

При охлаждении твердого тела массой температура тела понизилась на . Какое из приведенных ниже выражений определяет удельную теплоёмкость вещества этого тела, если при этом охлаждении тело передало окружающим телам количество теплоты ?

В медный стакан калориметра массой 200 г, содержащий воду массой 200 г, опустили кусок льда, имеющий температуру 0 о С. Начальная температура калориметра с водой равна 30 о С. После того, как весь лёд растаял, температура воды и калориметра стала равна 5 о С. Определите массу льда. Ответ округлите до тысячных. Удельная теплоёмкость меди равна 390, удельная теплоёмкость воды равна 4200,удельная теплота плавления льда 330 кДж/кг. Потери тепла калориметра считать пренебрежимо малыми.

На VТ -диаграмме показан цикл тепловой машины, у которой рабочим телом является идеальный газ. На каком из участков цикла 1-2, 2-3, 3-4, 4-1 работа газа наибольшая по модулю?

Самостоятельная работа 3

Распечатка самостоятельных работ Кирика Леонида Анатольевича

1. Что потребует большего количества теплоты для на­гревания на 1 °С: стакан воды или бидон воды?

2. Что потребует большего количества теплоты для на­гревания на 1 °С: 100г воды или 100 г меди?

3. Какое вещество имеет наименьшую удельную тепло­емкость?

4. Какое вещество имеет наибольшую удельную тепло­емкость?

5. Какое количество теплоты необходимо для нагрева­нии железа массой 1г на 1°С?

6. Чтобы повысить температуру на 1 °С олова массой 1 кг, требуется 230 Дж. Какова удельная теплоем­кость олова?

7. Алюминиевая деталь массой 1 кг остывает на 1 ° С. Какое количество теплоты выделится при остывании детали?

8. Чугунную деталь массой 1 кг нагрели на 1 °С. На сколько увеличилась при этом внутренняя энергия детали?

1. Каким количеством теплоты можно нагреть 0,3 кг воды от 12 °С до 20 °С?

2. Какую массу воды можно нагреть на 10 °С 1 кДж теплоты?

3. На сколько градусов остыл кипяток в питьевом баке емкостью 27 л, если он отдал окружающей среде 1500 кДж теплоты?

4. Чтобы нагреть 110 г алюминия на 90 °С, требуется 9,1 кДж. Вычислите удельную теплоемкость алюминия.

5. Какое количество теплоты необходимо для нагрева­ния латунной гири массой 200 г от 20 °С до 28 °С?

6. Какова масса железной детали, если на ее нагревание от 20 °С до 200 °С пошло 20,7 кДж теплоты?

7. На сколько градусов повысилась температура 4 л во­ды, если она получила количество теплоты, равное 168 кДж?

8. Слиток серебра массой 120 г при остывании от 66 °С до 16 °С передал окружающей среде 1,5 кДж теплоты. Как велика удельная теплоемкость серебра?

1.а) Почему в пустынях днем жарко, а ночью темпера­тура падает ниже О °С?

б) Чтобы охладить выточенную из меди деталь, имею­щую температуру 100 °С, ее погрузили в 420 г воды с температурой 15 °С. Определите массу детали, если из­вестно, что в процессе теплообмена вода нагрелась до 18 °С.

2.а) По куску свинца и куску стали той же массы уда­рили молотком одинаковое число раз. Какой кусок нагрелся больше?

б) Стальную деталь массой 300 г нагрели до высокой температуры, а затем погрузили для закалки в 3 кг машинного масла, имеющего температуру 10 °С. Оп­ределить начальную температуру детали, если установившаяся тем­пература была 30°С.

3.а) Почему железные печи скорее нагревают комнату, чем кирпичные, но не так долго остаются теплыми?

б) В алюминиевый калориметр массой 140 г налили 250 г воды при температуре 15 °С. После того как брусок из свинца массой 100 г, нагретый до 100 °С, поместили в калориметр с водой, там установилась температура 16 °С. Составить уравнение теплового баланса и определить удельную теплоемкость свинца.

4.а) Почему реки и озера нагреваются солнечными лу­чами медленнее, чем суша?

б) Мальчик наполнил стакан, емкость которого 200 см 3. кипятком на три четверти и дополнил ста­кан холодной водой. Определите, какая установилась температура воды, если температура холодной воды равна 20 °С.

5.а) Медной и стальной гирькам одинаковой массы пе­редали равные количества теплоты. Температура какой изменится больше?

б) Стальное изделие закалялось нагреванием до тем­пературы 800 °С с последующим опусканием в масло массой 2 кг, взятое при температуре 10 °С. При этом масло нагрелось до температуры 40 °С. Найти массу стального изделия, если при переносе в масло изде­лие охладилось на 20 °С. Удельная теплоемкость масла 2100 Дж/(кг•°С).

6.а) Что эффективнее использовать в качестве грелки – 2 кг воды или 2 кг песка при той же температуре?

б) Для приготовления ванны вместимостью 200 л смешали холодную воду при температуре 10 °С с го­рячей при температуре 60 °С. Какие объемы той и другой воды надо взять, чтобы установилась темпе­ратура 40 °С?

7.а) На что расходуется больше энергии: на нагревание воды или алюминиевой кастрюли, если их массы одинаковы?

б) Вода массой 150 г, налитая в латунный калори­метр массой 200 г, имеет температуру 12 °С. Найти температуру, которая установится в калориметре, ес­ли в воду опустить железную гирю массой 0,5 кг, на­гретую до 100 °С.

8. а) В каком случае горячая вода в стакане охладится больше: если в него опустить серебряную или алю­миниевую ложку той же массы? Ответ обосновать.

б) Смешали 39 л воды при 20 °С и 21 л воды при 60 °С. Определить температуру смеси.

1. Смешали 6кг воды при 42 °С, 4 кг воды при 72 °С и 20 кг воды при 18 °С. Определить температуру смеси.

2. В алюминиевый сосуд массой 45г налили 150г воды температурой 20°С. В сосуд опустили цилиндр массой 200г, температурой 95°С, при этом температура воды повысилась до 30°С. Определить удельную теплоемкость вещества цилиндра.

3. В 200 г воды при 20 °С помещают 300 г железа при 10 °С и 400 г меди при 25 °С. Найти установившуюся температуру.

4. В латунный калориметр массой 128 г, содержащий 240 г воды при температуре 8,5 °С, опущен цилиндр массой 146 г, нагретый до 100 °С. В ре­зультате установилась температура 10 °С. Определить удельную теплоемкость металла цилиндра.

5. Латунный сосуд массой 200 г содержит 400 г анили­на при температуре 10 °С. В сосуд долили 400 г ани­лина, нагретого до температуры 31 °С. Найти удель­ную теплоемкость анилина, если в сосуде установилась температура 20 °С.

6. В каком отношении надо взять объемы свинца и оло­ва, чтобы их теплоемкости были одинаковы?

7. В железном калориметре массой 100 г находится 500 г воды при температуре 15 °С. В калориметр бро­сают свинец и алюминий общей массой 150 г и тем­пературой 100 °С. Температура воды поднимается до 17 °С. Определить массы свинца и алюминия.

8. После опускания в воду, имеющую температуру 10 °С, тела, нагретого до 100 °С, через некоторое вре­мя установилась общая температура 40 °С. Какой станет температура воды, если, не вынимая первого тела, в нее опустить еще одно такое же тело, нагре­тое до 100 °С?

А. В. Крушин, МАОУ "СОШ № 7", г. Южноуральск, Челябинская область