Pracownia: bilans cieplny i pomiar ciepła właściwego

Potrzebne wiadomości: Ciepło właściwe, różnica temperatur, masa i zasada zachowania energii.

Przygotowanie

Użyj izolowanego kubka, termometru, wagi i niewielkich ilości chłodnej oraz ciepłej, niegorącej wody. Nauczyciel dobiera temperatury bez ryzyka oparzenia. Nie używaj wrzątku ani otwartego płomienia. Zważ porcje, zmierz ich temperatury bezpośrednio przed zmieszaniem, a następnie delikatnie mieszaj i odczytaj temperaturę po wyrównaniu.

W najprostszym modelu m_1c(T_1-T_f)=m_2c(T_f-T_2). Dla jednakowych mas tej samej substancji daje to średnią temperatur. Dla różnych mas — średnią ważoną. Kubek i termometr także wymieniają energię; ich pominięcie trzeba uzasadnić albo doliczyć pojemność cieplną C.

Nieznana próbka

Do wyznaczenia c stałej próbki znanej masy przygotuj ją pod nadzorem w kąpieli o zmierzonej bezpiecznej temperaturze, osusz powierzchnię i przenieś szybko do kubka z wodą. Zapisz temperatury i czas przenoszenia. Bilans porównuje oddane ciepło próbki z przyjętym przez wodę i naczynie. Próbka nie może reagować z wodą ani rozpuszczać się.

Wykonaj kilka serii, sprawdzając straty przez chłodzenie oraz wpływ temperatury początkowej kubka. Wynik z jednej idealizowanej tabeli nie dowodzi zerowych strat. Niepewność obejmuje masę, temperatury i model bilansu. Przewodzenie nie jest warunkiem równości temperatur w każdej chwili: potrzebny jest czas dojścia do równowagi. W zadaniach używamy jawnie modelowych danych, nie raportu z przeprowadzonego pomiaru.

Zadania do tego tematu

• Nierówne porcje wody w idealnym kubku
• Ciepło właściwe modelowej próbki z bilansu
• Dlaczego nieznany kubek utrudnia pomiar?

Dalsza lektura

Materiał referencyjny