Окончательный результат

Приборы и принадлежности

Два электрокалориметра, два термометра, технические весы с разновесами, исследуемая жидкость, сосуд с водой.

Теория работы и описание прибора

Удельной теплоемкостью жидкости называется количество теплоты, необходимое для нагревания единицы массы жидкости на 1 К. Размерность удельной, теплоёмкости

Удельную теплоемкость жидкости можно определить методом электрокалориметра, который состоит в следующем. Два калори­метра содержат различные жидкости. В первом калориметре нахо­дится зода, а во втором калориметре — жидкость, удельную теп­лоемкость которой требуется определить. В оба калориметра опу­щены спирали, соединенные в общую электрическую цепь и имею­щие одинаковые электрические сопротивления R. Схема установки изображена на рисунке 10.

Рисунок 10

Если через спирали пропускать электрический ток, то спирали, на­греваясь, через некоторое время передадут жидкостям равные коли­чества теплоты. Количество теплоты, отданное каждой спиралью при прохождении тока l за время t, согласно закону Джоуля -­ Ленца, равно

(1)

Количество теплоты, полученное калориметром с водой, будет

(2)

где c и m – удельная теплоемкость и масса воды в первом калориметре;

c₁ и m₁ – удельная теплоемкость и масса первого калориметра;

t₁ и t₂ – начальная и конечная температура воды и калориметра;

Количество теплоты, полученное калориметром с исследуемой жидкостью, по аналогии с (2)

(3)

где c_x и m₂ – удельная теплоемкость и масса исследуемой жидкости во втором калориметре;

c₃ и m₃ – удельная теплоемкость и масса калориметра с исследуемой жидкостью;

t₃ и t₄ – начальная и конечная температура исследуемой жидкости;

Так как Q₁=Q₂, то, подставляя их значения и решив уравнение относительно c_x, получим формулу для расчета удельной теплоемкости жидкости

(4)

Порядок выполнения работы

1. Определить с помощью весов массу m₁ внутреннего сосуда пер­вого калориметра (алюминиевый стакан). Затем наполнить его чуть более чем на половину водой и снова взвесить. Разность ме­жду первым и вторым замерами будет представлять массу нали­той в калориметр воды m.

2. Определить таким же способом массу второго калориметра m₃ и массу исследуемой жидкости m₂.

3. З. Определить начальные температуры t₁ и t₃ жидкостей в обоих калориметрах и включить ток на время, пока исследуемая жидкость не нагреется на 4-5°. Для уравнивания температуры по всему объему жидкости во время прохождения тока жидкости помеши­вают термометрами. В конце опыта определяются конечные тем­пературы жидкостей t₂ и t₄.

4. Подставляя найденные значения величин в формулу (4) опреде­лить удельную теплоёмкость исследуемой жидкости c_x.

5. Повторить опыт ещё раз? измерив начальную и конечную темпе­ратуру жидкостей. (Величины их масс определены в первом опыте).

6. Из двух найденных значений c_x найти среднее.

Результаты измерений занести в таблицу.

Таблица наблюдений

Справочная таблица

Окончательный результат

Контрольные вопросы

1. Что называется удельной теплоемкостью вещества? Единицы её измерения в системе СИ.

2. Сформулировать и выразить математически закон Джоуля - Ленца.

3. Если сопротивления спиралей в калориметрах одинаковы, то можно считать, что в калориметрах выделяется одинаковое количество теплоты. Почему?

4. В процессе измерения необходимо непрерывно помешивать жидкость. Почему?

5. Вывести формулу (4) для опытного определения удельной теплоемкости исследуемой жидкости.