ś ci cieplnej kalorymetru C5 ś ciwego wody i pojemno Wyznaczanie ciepła wła

Uniwersytet Humanistyczno-Przyrodniczy im. Jana Długosza w Częstochowie

1

Wyznaczanie ciepła właściwego wody i pojemności cieplnej

kalorymetru

C5

Przyrządy:

Kalorymetr, spirala oporowa, transformator, termometr, waga, stoper, amperomierz i woltomierz (dwa multimetry uniwersalne).

Informacje:

Ilość ciepła potrzebna do ogrzania masy wody m

i kalorymetru o pojemności cieplnej C w

przedziale temperatur od T

do T

wynosi:

Q = ( c

m

+ C ) ( T

– T

) ( 1 )

W układzie zastosowanym w ćwiczeniu, ciepło to jest dostarczane przez spiralę zanurzoną w wodzie w czasie przepływu prądu I w

czasie τ.

Q = U I τ ( 2 ) Wzór ( 1 ) można zapisać w postaci

∆ T =

Q c

m

+ C ( 3 )

a więc zależność

∆ T =

Q f ( m

)

jest zależnością liniową o współczynniku nachylenia c

.

Kolejność wykonywanych czynności:

1. Połączyć obwód według schematu podanego na rysunku.

2. Wyznaczyć masę kalorymetru m

(tylko naczynie wewnętrzne z pokrywką i mieszadłem).

3. Wlać wodę do kalorymetru (należy zwrócić uwagę aby spirala grzejna grzałki

była całkowicie zanurzona w wodzie – w przeciwnym razie grzałce grozi

spalenie) i wyznaczyć masę kalorymetru z wodą m.

Uniwersytet Humanistyczno-Przyrodniczy im. Jana Długosza w Częstochowie

2

4. Włożyć naczynie wewnętrzne kalorymetru do jego zewnętrznej osłony. Założyć pokrywę z grzałką.

5. Włączyć prąd i ciągle mieszając wodę, odczekać aż woda osiągnie temperaturę T

= 293K. W tym momencie włączyć stoper.

6. Odczytać wartość natężenia prądu I oraz napięcia U.

7. Ciągle mieszając wodę w kalorymetrze podgrzewać wodę aż do osiągnięcia temperatury 303 K. W tym momencie przerwać przepływ prądu w obwodzie i zmierzyć czas τ, (UWAGA – przed wyjęciem grzałki z kalorymetru bezwzględnie wyłączyć jej zasilanie).

8. Po wyłączeniu prądu poruszać jeszcze wolno mieszadełkiem aż do ustalenia się temperatury końcowej T

.

9. Wylać wodę, ochłodzić kalorymetr, spiralę i termometr.

10. Nalać do kalorymetru nową porcję wody i powtórzyć pomiary z punktów 3-7 .Pomiary powinno się przeprowadzić dla 5 różnych mas wody. Masy wody powinny dość znacznie różnić się między sobą o co najmniej kilka dag.

11. Wyniki pomiarów przedstawić w tabeli

m

[ kg ]

M [ kg ]

m

[ kg ]

U [ V ]

I [ A ]

τ [ s ]

T

[ K ]

T

[ K ]

Q

[ J ] T Q

∆ [ J/K ]

12. Przedstawić punkty pomiarowe na wykresie =

∆ T

Q f ( m

).

13. Obliczyć ciepło właściwe wody c

i pojemność cieplną kalorymetru C oraz ich odchylenia standardowe.

Wymagania:

- pojemność cieplna, ciepło właściwe, ciepło molowe [ 2, 6 ]

- zasada bilansu cieplnego [ 2, 6 ]

- prawo Joule’a – Lenza [ 3, 7 ]

- natężenie i napięcie skuteczne prądu zmiennego [ 3, 7 ]