☰ Содержание · Физика

Тепловое равновесие и определение удельной теплоёмкости

Уроки 20–21 · 2 урока · П. Хабибуллаев, А. Бойдедаев, А. Бахромов, К. Суяров, Ж. Усаров, М. Юлдашева. Физика, 9 класс, переработанное и дополненное 3-е издание. Творческий дом издательства-типографии имени Гафура Гуляма, Ташкент, 2019
20

Практическая работа: изучение теплового равновесия тел

Учебник: с. 63
ЦельНаблюдать, как достигается тепловое равновесие; построить график зависимости температуры от времени и сделать выводы.
Новые слова
тепловое равновесие · issiqlik muvozanatiравновесная температура · muvozanat temperaturasiграфик зависимости температуры от времени · temperatura–vaqt grafigiтеплообмен · issiqlik almashinuvi
Объяснение

Цель — увидеть, как происходит теплообмен между горячей и холодной водой и когда температуры выравниваются. Оборудование: большой сосуд, два термометра, часы, полиэтиленовый пакет, штатив и нить. Ход работы: учитель готовит в сосуде тёплую-горячую воду (около 50–60 °C); холодную воду наливают в пакет со вторым термометром и опускают пакет в горячую воду. Каждую минуту показания обоих термометров записывают в таблицу, а наблюдение продолжают ещё несколько минут после их выравнивания. Горячая вода остывает (её внутренняя энергия уменьшается), холодная нагревается (её внутренняя энергия растёт); когда температуры сравниваются, суммарный теплообмен между ними прекращается. На графике две кривые сближаются и достигают одного значения. Ученики не работают с кипятком; горячую воду наливает только учитель.

Примеры
Образец таблицы (приблизительно): 0 мин: горячая 60 °C, холодная 20 °C; 3 мин: 48 и 36; 6 мин: 43 и 41; 9 мин: 42 и 42. Равновесная температура ≈ 42 °C была достигнута примерно на 9-й минуте; после этого обе воды медленно остывают к комнатной температуре.
Теоретическая проверка: 200 г воды при 60 °C и 100 г при 30 °C. Баланс: t = (200·60 + 100·30)/(200 + 100) = 50 °C. Если опытное значение немного ниже, причина в потерях теплоты на пакет, сосуд и воздух.
Работа в классе

Группы заполняют таблицу и строят график: проведите две линии двумя цветами, отметьте точку равновесия и определите время равновесия. Сравните результаты с другой группой. Держите термометр подальше от стенки сосуда и пакета; если термометр разобьётся, сообщите учителю.

Упражнения
1
Как изменяются внутренние энергии горячей и холодной воды при теплообмене?
2
Если смешать 200 г воды при 60 °C и 100 г при 30 °C, какова конечная температура в °C?
3
Как выглядит равновесие на графике зависимости температуры от времени?
4
После равновесия оба термометра всё ещё медленно понижают показания. Почему?