Как определить количество теплоты отданное горячей водой. Будут ли равными изменения температуры и количество отданной и принятой теплоты, если использовать неравные массы теплой и холодной воды? Как определялась в эксперименте масса воды

Тема урока: Лабораторная работа №1. Сравнение количеств теплоты при смешении воды разной температуры.

Задача:

Цели урока:

Образовательная: формирование умений применять теоретические знания на практике и решать задачи по теме количество теплоты, удельная теплоемкость вещества.

Воспитательная: воспитывать чувство ответственности и бережливости, способность работать в паре.

Развивающая: продолжать формировать навыки использования лабораторного оборудования на уроках физики.

Ход урока.

Организация урока(2 мин.)
- приветствие учащихся
- проверка явки учащихся и готовности класса к уроку.

Инструктаж по технике безопасности.(3 мин)

Выполнение лабораторной работы №1.(40 мин)

Лабораторная работа №1.

Сравнение количеств теплоты при смешении воды разной температуры .

Цель работы: определить количество теплоты, отданное горячей водой и полученное холодной при теплообмене, и объяснить полученный результат.

1. Приборы и материалы: калориметр, измерительный цилиндр (мензурка),термометр, стакан с холодной водой, чайник с горячей водой (один на всех), весы с разновесом.

Примечание: Калориметр – прибор, применяемый во многих опытах по тепловым явлениям. Он подобен термосу.

Калориметр состоит из двух сосудов, разделенных воздушным промежутком. Дно внутреннего сосуда отделено от внешнего подставкой. Такое устройство позволяет уменьшать теплообмен содержимого внутреннего сосуда с внешней средой.

1. Указания к работе

С помощью мензурки отмерьте примерно 50см 3 холодной воды, вылейте ее во внутренний стакан калориметра.

Измерьте ее температуру.

Измерьте температуру горячей воды в чайнике и влейте горячую воду в калориметр, смешав ее с холодной водой, не вынимая при этом термометра из калориметра. Термометр держать в воде до тех пор, пока столбик жидкости в нем перестанет подниматься.

Измерьте температуру смеси холодной и горячей воды именно в этот момент. Важно не прозевать его!

Измерьте объем этой смеси мензуркой. Путем вычитания определите объем влитой горячей воды.

Рассчитайте массу холодной и горячей воды.

Вылив смесь из калориметра и, насухо вытерев его, определите его массу путем взвешивания на рычажных весах.

Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу:

Рассчитайте количество теплоты, отданное горячей водой при остывании до температуры смеси, и количество теплоты, полученное холодной водой при ее нагревании до этой же температуры. Результаты вычислений занесите в таблицу:

10.Сравните количество теплоты, отданное горячей водой, с количеством теплоты, полученным холодной водой, и сделайте вывод.

11.Рассчитайте количество теплоты Q 3 , полученное внутренним стаканом калориметра, который изготовлен из алюминия. Сделайте вывод, сравнив Q 3 с Q 1 и Q 2 .

Примечания:

1.Удельные теплоемкости воды и алюминия определите по таблице в учебнике «Физика-8».

2.Расчеты производите с учетом правил приближенных вычислений.

3.Произвести оценку погрешностей прямых и косвенных измерений.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http :// www . allbest . ru /

Сравнение количеств теплоты при смешивании воды разной температуры

Цель работы: определить количество теплоты, отданное горячей водой и полученное холодной при теплообмене. Объяснить полученный результат.

Из учебника мы знаем, что при теплопередаче происходит переход энергии от одних тел к другим путем теплопроводности, излучения или конвекции. Энергия, которую получает или отдает тело при теплопередаче, называется количеством теплоты. Мы знаем также, что количество теплоты, необходимое для нагревания тела (или выделяемое им при остывании), зависит от рода вещества, из которого оно состоит, от массы этого тела и от изменения его температуры.

Итак, понятно, что в процессе теплопередачи между двумя телами их температуры стремятся уравняться. Тело с более высокой температурой отдает некоторое количество теплоты, а тело с более низкой температурой получает это количество теплоты. Причем в идеальных условиях, когда два этих тела абсолютно изолированы от всего на свете, переданное количество теплоты должно быть равно полученному согласно закону сохранения энергии. вода теплообмен калориметр энергия

Однако, условия проводимого нами эксперимента безусловно далеки от идеальных. От горячей воды тепло передается не только холодной воде, но и калориметру, термометру, окружающему воздуху. Тем не менее, хотя мы и не получим входе эксперимента полного соответствия отданного количества теплоты полученному, эти показатели, если эксперимент выполнен аккуратно, должны быть близки. Ход работы описан в учебнике.

Пример выполнения работы.

Вычисления:

Количество теплоты, отданное горячей водой - 12600Дж.

Количество теплоты, полученное холодной водой - 10920Дж.

Вывод: Количество теплоты, полученное холодной водой близко к количеству теплоты, отданному горячей водой, что, с учетом далеких от идеальных условий эксперимента, можно считать равенством.

Контрольные вопросы:

1) Как определялась в эксперименте масса воды?

Через плотность по формуле m=pV, т.е. косвенно, без использования весов. Так как плотность воды 1 г/см3, то масса 100 мл = 100 см3 будет 100г = 0,1 кг

2) Почему калориметр имеет двойные стенки?

Чтобы меньше терялась теплота в окружающую среду

3) Почему холодную воду надо брать комнатной температуры?

Чтобы её температура не изменялась из-за влияния воздуха в кабинете, т.к. она же не в калориметре

4) Будут ли равными изменения температуры и количество отданной и принятой теплоты, если использовать неравные массы теплой и холодной воды?

Изменения температуры не будут одинаковыми, а количество отданной и принятой теплоты будут равны

Суперзадание: объясните, как влияет на полученные результаты участие в теплообмене калориметра. Всегда ли можно этим влиянием пренебречь?

Ответ: Уравнение теплового баланса строго выполняется только в том случае, если система теплоизолирована. Хотя калориметр снижает потери энергии, связанные с теплопередачей в окружающую среду, тем не менее они остаются. Кроме того, есть потери за счёт теплообмена между водой и калориметром. Поэтому количество теплоты, одданное теплой водой, будет всегда больше, чем количество теплоты, полученное холодной водой. Если тёплую воду вливать в холодную, то различие между Qотд и Qполбудет больше, чем в случае, когда холодную воду добавляют в тёплую. Это обусловлено тем, что в первом случае потери энергии в окружающую среду будут частично скомпенсированы за счёт количества теплоты, которое холодной воде передают калориметр и термометр.

Таким образом, как это ни кажется странным, проверяемое положение о равенстве отданного и принятого количества теплоты выполнения работы будет подтверждено точнее, если в калориметр наливать сначала холодную воду, а затем доливать горячую (как и указано в работе).

Что касается второй части вопросы, всегда ли можно влиянием калориметра пренебречь? Нет, не в сегда. Можно пренебречь тогда, когда удельная теплоёмкость и масса внутреннего стакана калориметра мала по сравнению с массой воды (жидкости) находящейся в калориметре.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Определение наружного диаметра изоляции стального трубопровода с установленной температурой внешней поверхности, температуры линейного коэффициента теплопередачи от воды к воздуху; потери теплоты с 1 м трубопровода. Анализ пригодности изоляции.

контрольная работа , добавлен 28.03.2010


Определение массы и объёма воды, вытекающей из крана за разные промежутки времени. Расчет количества теплоты, необходимого для нагрева воды с использованием различных энергоресурсов. Оценка материальных потерь частного потребителя воды и электроэнергии.

научная работа , добавлен 01.12.2015


Физические свойства воды, температура ее кипения, таяние льда. Занимательные опыты с водой, познавательные и интересные факты. Измерение коэффициента поверхностного натяжения воды, удельной теплоты плавления льда, температуры воды при наличии примесей.

творческая работа , добавлен 12.11.2013


Схема нагнетательной скважины. Последовательность передачи теплоты от теплоносителя (закачиваемой воды) к горной породе. График изменения геотермической температуры по глубине скважины. Теплофизические свойства флюида, глины, цементного камня и стали.

курсовая работа , добавлен 19.09.2012


Удельная теплоемкость - отношение теплоты, полученной единицей количества вещества, к изменению температуры. Зависимость количества теплоты от характера процесса, а теплоемкости - от условий его протекания. Термодинамические процессы с идеальным газом.

реферат , добавлен 25.01.2009


Определение линейного теплового потока методом последовательных приближений. Определение температуры стенки со стороны воды и температуры между слоями. График изменения температуры при теплопередаче. Число Рейнольдса и Нусельта для газов и воды.

контрольная работа , добавлен 18.03.2013


Исследование возможности и целесообразности утилизации теплоты, отводимой кристаллизатором и роликами. Рассмотрение и характеристика основных способов получения горячей воды в кристаллизаторе и роликах при существующей геометрии охлаждаемых каналов.

дипломная работа , добавлен 10.07.2017


Взаимосвязь между количеством теплоты, внутренней энергией и работой; методы исследования основных термодинамических процессов, установление зависимости между основными параметрами состояния рабочего тела в ходе процесса; изменения энтальпии, энтропии.

реферат , добавлен 23.01.2012


Описание основного закона термохимии. Экспериментальное определение тепловых эффектов. Устройство и принцип работы калориметра. Вычисление теплового баланса на пожаре. Расчет низшей теплоты сгорания разных пород древесины разной степени разложения.

дипломная работа , добавлен 22.04.2012


Характеристики элементов энергетической установки судна. Расчет теплового баланса главных двигателей. Определение количества теплоты, которое может быть использовано в судовой системе утилизации теплоты. Расчет потребностей в тепловой энергии на судне.

Лабораторные работы → номер 1

Сравнение количеств теплоты при смешивании воды разной температуры.

Цель работы: Определить количество теплоты, отданное горячей водой и полученное холодной при теплообмене. Объяснить полученный результат.

Из учебника мы знаем, что при теплопередаче происходит переход энергии от одних тел к другим путем теплопроводности, излучения или конвекции. Энергия, которую получает или отдает тело при теплопередаче, называется количеством теплоты. Мы знаем также, что количество теплоты, необходимое для нагревания тела (или выделяемое им при остывании), зависит от рода вещества, из которого оно состоит, от массы этого тела и от изменения его температуры.

Итак, понятно, что в процессе теплопередачи между двумя телами их температуры стремятся уравняться. Тело с более высокой температурой отдает некоторое количество теплоты, а тело с более низкой температурой получает это количество теплоты. Причем в идеальных условиях, когда два этих тела абсолютно изолированы от всего на свете, переданное количество теплоты должно быть равно полученному согласно закону сохранения энергии.

Однако, условия проводимого нами эксперимента безусловно далеки от идеальных. От горячей воды тепло передается не только холодной воде, но и калориметру, термометру, окружающему воздуху. Тем не менее, хотя мы и не получим входе эксперимента полного соответствия отданного количества теплоты полученному, эти показатели, если эксперимент выполнен аккуратно, должны быть близки. Ход работы описан в учебнике.

Пример выполнения работы.

Вычисления:

Количество теплоты, отданное горячей водой — 12600Дж.

Количество теплоты, полученное холодной водой — 10920Дж.

Вывод: Количество теплоты, полученное холодной водой близко к количеству теплоты, отданному горячей водой, что, с учетом далеких от идеальных условий эксперимента, можно считать равенством.

Контрольные вопросы:

1) Как определялась в эксперименте масса воды?

Через плотность по формуле m=pV, т. е. косвенно, без использования весов. Так как плотность воды 1 г/см3, то масса 100 мл = 100 см3 будет 100г = 0,1 кг

2) Почему калориметр имеет двойные стенки?

Чтобы меньше терялась теплота в окружающую среду

3) Почему холодную воду надо брать комнатной температуры?

Чтобы её температура не изменялась из-за влияния воздуха в кабинете, т. к. она же не в калориметре

4) Будут ли равными изменения температуры и количество отданной и принятой теплоты, если использовать неравные массы теплой и холодной воды?

Изменения температуры не будут одинаковыми, а количество отданной и принятой теплоты будут равны

Суперзадание: объясните, как влияет на полученные результаты участие в теплообмене калориметра. Всегда ли можно этим влиянием пренебречь?

Ответ: Уравнение теплового баланса строго выполняется только в том случае, если система теплоизолирована. Хотя калориметр снижает потери энергии, связанные с теплопередачей в окружающую среду, тем не менее они остаются. Кроме того, есть потери за счёт теплообмена между водой и калориметром. Поэтому количество теплоты, одданное теплой водой, будет всегда больше, чем количество теплоты, полученное холодной водой. Если тёплую воду вливать в холодную, то различие между Qотд и Qпол будет больше, чем в случае, когда холодную воду добавляют в тёплую. Это обусловлено тем, что в первом случае потери энергии в окружающую среду будут частично скомпенсированы за счёт количества теплоты, которое холодной воде передают калориметр и термометр.

Таким образом, как это ни кажется странным, проверяемое положение о равенстве отданного и принятого количества теплоты выполнения работы будет подтверждено точнее, если в калориметр наливать сначала холодную воду, а затем доливать горячую (как и указано в работе).

На практике часто пользуются тепловыми расчётами. Например, при строительстве зданий необходимо учитывать, какое количество теплоты должна отдавать зданию вся система отопления. Следует также знать, какое количество теплоты будет уходить в окружающее пространство через окна, стены, двери. Покажем на примерах, как нужно вести простейшие расчёты.
Итак, необходимо узнать, какое количество теплоты получила при нагревании медная деталь. Её масса 2 кг, а температура увеличивалась от 20°С до 280°С. Вначале по таблице определим удельную теплоёмкость меди см = 400 Дж/кг* °С"

Это означает, что на нагревание детали из меди массой 1 кг на 1°С потребуется 400 Дж. Для нагревания медной детали массой 2 кг на 1°С необходимо в 2 раза большее количество теплоты — 800 Дж. Температуру медной детали необходимо увеличить не на 1°С, а на 260°С, значит, потребуется в 260 раз большее количество теплоты, т. е. 800 Дж. 260 = 208 000 Дж.

Определить, какое количество теплоты необходимо сообщить куску свинца массой 2 кг для его нагревания на 10 °С.

По таблице находим для свинца:

(Ответ: Q = 2800 Дж.)

Какое количество теплоты отдает 5 л воды при охлаждении с 50 °С до 10 °С?

Так как плотность воды ρ = 1000 кг/м3, то масса воды равна:

(Ответ: Q = -840 кДж.)

Знак «-» в ответе указывает на то, что вода отдает тепло.

Домашняя работа.

Задание 1. Ответь на вопросы.
1.Что нужно знать, чтобы вычислить количество теплоты, полученное телом при нагревании?
2. Объясните на примере, как рассчитывают количество теплоты, сообщённое телу при его нагревании или выделяющееся при его охлаждении.
3. Напишите формулу для расчёта количества теплоты.
4. Какой вывод можно сделать из опыта по смешиванию холодной и горячей воды? Почему на практике эти энергии не равны?
Задание 2. Реши задачи.

Лабораторная работа № 2

Цель работы: определить и полученное холодной водой при теплообмене, и объяснить полученный результат.

Приборы и материалы:

С помощью какого термометра - 1 или 2- показания температуры будут более точными?_____________________________

Ход работы.

Осторожно! Горячая вода! Стекло! Будьте осторожны при работе с горячей водой. Не разливайте воду - возможны ожоги. Будьте осторожны при работе со стеклянной посудой (термометр, стакан, мензурка). Помните, стекло - хрупкий материал, легко трескается при ударах и резкой перемене температуры. Ртуть, содержащаяся в термометре, ядовита! Снимайте данные, не вынимая термометр из жидкости! На столе не должно быть никаких посторонних предметов.

1. Подготовка и проведение эксперимента.

1. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.

1. Вычисления:

Q 1 = c ∙ m ∙( t 1 - t

Q 2 = c ∙ m ∙( t - t 2 )=_______________________________ ____________________________________________

Вывод:

1. Почему количества теплоты Q 1 и Q 2 не равны?
2. Q 1 было бы равно Q 2 ?

Просмотр содержимого документа
«Лабораторная работа № 2 "Сравнение количеств теплоты при смешивании воды разной температуры" для 8 класса»

Лабораторная работа № 2

Сравнение количеств теплоты при смешивании воды разной температуры.

Цель работы:

Приборы и материалы: калориметр, измерительный цилиндр, термометр, стакан.

Тренировочные задания и вопросы.

1.Вспомните, как определяется цена деления шкалы прибора. Определите цену деления термометров.

С помощью какого термометра – 1 или 2- показания температуры будут более точными?_____________________________

Ход работы.

Правила техники безопасности.

Осторожно! Горячая вода! Стекло! Будьте осторожны при работе с горячей водой. Не разливайте воду – возможны ожоги. Будьте осторожны при работе со стеклянной посудой (термометр, стакан, мензурка). Помните, стекло – хрупкий материал, легко трескается при ударах и резкой перемене температуры. Ртуть, содержащаяся в термометре, ядовита ! Снимайте данные, не вынимая термометр из жидкости! На столе не должно быть никаких посторонних предметов.

Подготовка и проведение эксперимента.

Налейте в калориметр горячую воду массой 100 г.

Налейте в стакан холодную воду массой 100 г.

Измерьте температуру горячей и холодной воды. Все результаты запишите в таблицу.

Осторожно влейте холодную воду в сосуд с горячей водой, перемешайте термометром смесь и измерьте ее температуру.

Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.

Вычисления:

Q 1 = c ∙ m ∙( t 1 - t )=________________________________

____________________________________________

Удельная теплоемкость воды с = 4200

Q 2 = c ∙ m ∙( t - t 2 )=_______________________________
____________________________________________

Сравните количество теплоты, отданное горячей водой и, количество теплоты, полученное холодной водой, и сделайте вывод.

Вывод:

Почему количества теплоты Q 1 и Q 2 не равны?

Чем вызваны потери количества теплоты? Назовите все факторы.

При каком условии количества теплоты Q 1 было бы равно Q 2 ?