9 - 1 - Школа СХОДЖЕННЯ

§17. Тепловий баланс (99-101), Лабораторна робота № 3 (102-103)

Тепловий баланс

Лабораторна робота

Тепловий баланс

Експеримент-задача «мікрокалориметр» 

Мета: наочно побачити тепловий баланс і вирахувати температуру рівноваги; можна й навпаки — знайти невідому масу або температуру.

Потрібно: дві кружки, вода (двох температур), кухонний термометр (або цифровий), ложка, кухонні ваги (або мірний стакан).

Хід:

1. Налий у кружку A — $m_1$ г води при $t_1$ °C (наприклад, $m_1=200$ г, $t_1=80$).

2. У кружку B — $m_2$ г води при $t_2$°C (наприклад, $m_2=\mathrm{100<span\; class="katex"\; style="font-family:\; Montserrat;\; font-size:\; 14pt;"><span\; style="font-size:\; 14pt;"> </span></span>}$$t_2=20$°C).

3. Змішай швидко, перемішай, виміряй кінцеву температуру $t_{\mathrm{3<span\; class="katex"\; style="font-family:\; Montserrat;\; font-size:\; 14pt;"><strong\; data-start="970"\; data-end="987"\; style="font-size:\; 14pt;">Ідея\; експерименту:</strong><span\; style="font-size:\; 14pt;">\; тепло,\; віддане\; гарячою\; водою,\; дорівнює\; теплу,\; отриманому\; холодною\; (не\; враховуємо\; втрати\; в\; посуд):</span></span>}}$

$$m_1 c (t_1-t_f)=m_2 c (t_f-t_2)$$

константа $c$ скорочується → формула для $t_f$:

$$t_f=\dfrac{m_1 t_1 + m_2 t_2}{m_1 + m_2}.$$

Приклад (перевірка): $m_1=200$ при $80^\circ$, $m_2=100$ г при $20^\circ$.

$$t_f=\frac{200\cdot80 +100\cdot20}{300}=\frac{16000+2000}{300}=\frac{18000}{300}=60^\circ.$$

Отже очікується $60^\circ$ Порівняйте з виміряним — якщо різниця ~1–2° → втрати невеликі; більша різниця → втрати в посуд.