☰ 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
21

Лабораторная работа: определение удельной теплоёмкости твёрдого тела

Учебник: с. 64
ЦельОпределить удельную теплоёмкость твёрдого тела с помощью калориметра; знать порядок работы и источники погрешностей.
Новые слова
калориметр · kalorimetrпогрешность измерения · o‘lchash xatoligiпотери тепла · issiqlik yo‘qotishiсреднее значение · o‘rtacha qiymat
Объяснение

Цель: найти удельную теплоёмкость c металлического тела. Оборудование: калориметр с мешалкой (алюминиевые, c_k = 890 Дж/(кг·К)), весы, термометр, три тела из одного материала, мерный цилиндр, горячая вода. Ход работы: 1) взвесьте калориметр с мешалкой и найдите m_k; 2) налейте в калориметр холодную воду массой m_s и измерьте t₁; 3) взвесьте тело и найдите m; 4) учитель нагревает тело на нити в горячей воде и измеряет его температуру t₂; 5) быстро перенесите тело в калориметр, перемешайте и запишите наивысшую температуру t смеси. Уравнение теплового баланса cm(t₂ – t) = (c_k m_k + c_s m_s)(t – t₁) даёт c = (c_k m_k + c_s m_s)(t – t₁) / [m(t₂ – t)]. Повторите для трёх тел и найдите среднее. Горячую воду и горячие тела берёт только учитель или старший помощник; пользуйтесь щипцами и никогда не трогайте их руками.

Примеры
Образец: m_k = 0,05 кг, m_s = 0,2 кг, t₁ = 20 °C, m = 0,1 кг, t₂ = 100 °C, t = 24 °C. Скобка: 890·0,05 + 4200·0,2 = 884,5 Дж/К. c = 884,5·4 / (0,1·76) ≈ 466 Дж/(кг·К), что близко к табличному значению 460 для стали.
Относительная погрешность: (466 – 460)/460 ≈ 0,013, то есть около 1 %. Погрешность в основном вызвана потерей теплоты при переносе тела и неточностью считывания показаний термометра.
Работа в классе

Таблица результатов: запишите c₁, c₂, c₃ и среднее значение для трёх тел, сравните с таблицей и определите материал (сталь 460, медь 390, алюминий 890). После работы дайте всему остыть и сдайте учителю.

Упражнения
1
Запишите формулу для нахождения c в этой работе.
2
В калориметре 0,2 кг воды нагреваются от 20 °C до 24 °C. Сколько джоулей теплоты получает вода?
3
Таблица даёт c = 460, а измеренное значение c = 466 Дж/(кг·К). Примерно сколько процентов составляет относительная погрешность?
4
Если тело остывает при переносе, расчётное значение c больше или меньше истинного? Почему?