wyznaczanie ciepła właściwego metodą ostygania
advertisement
I Pracownia Fizyczna UMK Toruń Ćwiczenie nr 25 WYZNACZANIE CIEPŁA WŁAŚCIWEGO METODĄ OSTYGANIA Instrukcję wykonali : Stanisław Czarnecki i Wiesław Nowak 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest wyznaczanie ciepła właściwego cieczy metodą ostygania, przypomnienie natury procesów transportu energii i zasad termodynamiki. 2. Zagadnienia do przygotowania - Pojęcie temperatury i ciepła. - Pojęcie ciepła właściwego - Zasady termodynamiki - Mechanizmy przenoszenia energii i ich charakterystyka. 3. Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury Rys. 1 Podstawową częścią aparatury jest kalorymetr, który składa się z dwóch metalowych naczyń A i B. Wewnątrz naczynia B umieszczamy probówkę napełnioną badaną cieczą. Próbówkę zamykamy korkiem, przez który wsunięty jest termometr. W celu utrzymania stałej temperatury wewnątrz naczynia B przestrzeń pomiędzy obu naczyniami wypełniamy drobno pokruszonym lodem z wodą. Oba naczynia zamknięte są pokrywą. Jeżeli dwie ciecze o takich samych kształtach i identycznej powierzchni ostygają w identycznym przedziale temperatur ∆T, ale różnych odstępach czasu t1 i t2, wtedy znając ciepło właściwe jednej cieczy można znaleźć ciepło właściwe drugiego, stosując wzór: c 2 c1 t 2 m1 t1 m 2 (1) Jest to związek używany w wyznaczaniu ciepła właściwego cieczy. 4. Przebieg ćwiczenia. 1. Wyznaczyć masę mp suchej probówki. 2. Napełnić probówkę do kreski miarowej wodą destylowaną, zważyć i wyznaczyć m p+w. Obliczyć masę wody mw. 3. Przestrzeń pomiędzy naczyniem A i B wypełnić drobno pokruszonym lodem z wodą. 4. Probówkę z wodą destylowaną podgrzać do temperatury 750C poprzez zanurzenie probówki w naczyniu wypełnionym gorąca wodą. 5. Wstawić probówkę do kalorymetru, odczytywać i notować wskazania termometru co 30 s, aż do momentu osiągnięcia temperatury 250C. 6. Wykonać analogicznie pomiary dla badanej cieczy. Uwagi: 1. Objętość wody i badanej cieczy powinny być takie same, ponieważ tylko wtedy współczynniki, związane ze stałymi ostygania są sobie równe. 2. Poziom badanej cieczy powinien znajdować się wewnątrz kalorymetru. 3. Nie podgrzewać probówki bezpośrednio na palniku! 5. Opracowanie wyników W oparciu o wyniki pomiarów należy wykreślić zależność temperatury badanej cieczy i wody od czasu. Powinny to być zależności typu eksponencjalnego. Dla niewielkich spadków temperatur (∆T~ 100-150) słuszne jest prawo ostygania Newtona : ∆T = A exp (βt). (2) Na podstawie sporządzonych wykresów wyznaczyć czasy ostygania cieczy t 1 oraz cieczy badanej t2, odpowiadające trzem przedziałom temperaturowym : od 750 C do 600 C , od 600C do 450C, od 450C do 250C. Korzystając ze wzoru (1) c 2 c1 t 2 m1 t1 m 2 Obliczyć ciepło właściwe badanej cieczy, dla każdego z tych przedziałów. Obliczyć średnie ciepło właściwe. Innym sposobem wyznaczania c2 jest zastosowanie regresji liniowej do wykresu zależności lnT od czasu dla cieczy badanej i wzorcowej (wody destylowanej). Ze wzoru (2)wynika, że : C2 1 m C1 1 . 2 m2 Porównać i przedyskutować uzyskane wyniki. 6. Literatura 1.T. Dryński „Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki” wyd. PWN, Warszawa 1967, str. 191 2. Podręczniki ogólne na temat termodynamiki.
