ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛООБМЕНА Цель работы Сравнить количество теплоты, отданное горячей водой и полученное холодной водой при теплообмене. Измерительный цилиндр: калориметр, стакан, и материалы метр, сосуд с горячей водой, сосуд с холодной водой. термо- УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ 1. Налейте, используя измерительный цилиндр, в калориметр 100 мл горячей воды, а в стакан — 100 мл холодной. Измерьте начальную температуру сначала холодной во- Ab, a saren ropayei. +，=230 13 g 2. Не вынимая термометр из горячей воды, осторожно вы-лейте холодную воду из стакана в калориметр. Перемешайте воду термометром и измерьте температуру смеси. 3. Обработка результатов измерений. Результаты прямых измерений с учётом абсолютной погрешности, равной цене деления шкалы термометра, запишите в таблицу 12. Результаты вычислений записывайте без учёта погрешности. Таблица 12 Масса холодной вОдЫ т1, кг Начальная температура холодной воды ty, °C Macca горячей ВОДЫ mz, Kr Начальная температура горячей 33OSI tz, °C Температура смеси t, °C Количество теплоты, полученное холОДнОЙ вОдой, Q1, Дж Количество теплоты, отданное горячей водой, Q2 Дж N° 3 Цер Таблиц Maci 4. Массу воды определите по формуле т = pV, зная, что плотность воды 1000 кг 5. Рассчитайте количество теплоты, отданное горячей водой при остывании до температуры смеси, и количество теплоты, полученное холодной водой при нагревании до той же температуры. 6. Сравните количество теплоты, отданное горячей водой и полученное холодной водой при теплообмене. 7. Сделайте вывод и обоснуйте его. Примечание В выводе к лабораторной работе не забудьте указать про потери некоторого количества теплоты. Параметры горячей воды V1=0,19л t1=23 градуса Параметры холодной воды V2=0,17 t2= 13 градуса Параметры воды в калориметре t=18 градусов Подставьте формулы Лабораторная работа
Краткий ответ:
Для твоих данных:
- холодная вода: \(V=0{,}17\) л, \(t_{\text{хол}}=13^\circ C\);
- горячая вода: \(V=0{,}19\) л, \(t_{\text{гор}}=23^\circ C\);
- температура смеси: \(t=18^\circ C\).
Получается:
\[ Q_{\text{пол}}\approx3570\ \text{Дж}\approx3{,}57\ \text{кДж} \]
\[ Q_{\text{отд}}\approx3990\ \text{Дж}\approx3{,}99\ \text{кДж} \]
То есть горячая вода отдала примерно на \(420\) Дж, или на \(0{,}42\) кДж, больше, чем получила холодная. Это объясняется потерями теплоты: часть тепла пошла на нагревание калориметра, термометра и окружающего воздуха.
1. Находим массы воды
Плотность воды:
\[ \rho=1000\ \frac{\text{кг}}{\text{м}^3}=1\ \frac{\text{кг}}{\text{л}} \]
Формула:
\[ m=\rho V \]
Для холодной воды:
\[ V_{\text{хол}}=0{,}17\ \text{л} \]
\[ m_{\text{хол}}=1\cdot0{,}17=0{,}17\ \text{кг} \]
Для горячей воды:
\[ V_{\text{гор}}=0{,}19\ \text{л} \]
\[ m_{\text{гор}}=1\cdot0{,}19=0{,}19\ \text{кг} \]
2. Записываем формулы количества теплоты
Количество теплоты, полученное холодной водой при нагревании:
\[ Q_1=cm_{\text{хол}}(t-t_{\text{хол}}) \]
Количество теплоты, отданное горячей водой при остывании:
\[ Q_2=cm_{\text{гор}}(t_{\text{гор}}-t) \]
где:
\[ c=4200\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot^\circ C} \]
— удельная теплоёмкость воды.
3. Вычисления
Для холодной воды:
\[ Q_1=4200\cdot0{,}17\cdot(18-13) \]
\[ Q_1=4200\cdot0{,}17\cdot5 \]
\[ Q_1=3570\ \text{Дж} \]
\[ Q_1\approx3{,}57\ \text{кДж} \]
Для горячей воды:
\[ Q_2=4200\cdot0{,}19\cdot(23-18) \]
\[ Q_2=4200\cdot0{,}19\cdot5 \]
\[ Q_2=3990\ \text{Дж} \]
\[ Q_2\approx3{,}99\ \text{кДж} \]
4. Таблица
| Величина | Значение |
|---|---|
| Масса холодной воды \(m_1\), кг | \(0{,}17\) |
| Начальная температура холодной воды \(t_1\), \(^\circ C\) | \(13\) |
| Масса горячей воды \(m_2\), кг | \(0{,}19\) |
| Начальная температура горячей воды \(t_2\), \(^\circ C\) | \(23\) |
| Температура смеси \(t\), \(^\circ C\) | \(18\) |
| Количество теплоты, полученное холодной водой \(Q_1\), Дж | \(3570\) |
| Количество теплоты, отданное горячей водой \(Q_2\), Дж | \(3990\) |
5. Сравнение
\[ Q_2>Q_1 \]
Разность:
\[ Q_2-Q_1=3990-3570=420\ \text{Дж} \]
То есть:
\[ Q_2-Q_1\approx0{,}42\ \text{кДж} \]
В идеальном случае, если бы тепло не терялось, должно было бы выполняться:
\[ Q_1=Q_2 \]
Но в реальном опыте:
\[ Q_2=Q_1+Q_{\text{потерь}} \]
Получается:
\[ 3990\approx3570+420 \]
Значит, примерно \(420\) Дж горячая вода отдала калориметру, термометру и окружающей среде.
Можно проверить результат: если бы потерь не было, температура смеси была бы примерно
\[ t_{\text{ид}}=\frac{m_{\text{гор}}t_{\text{гор}}+m_{\text{хол}}t_{\text{хол}}}{m_{\text{гор}}+m_{\text{хол}}} \]
\[ t_{\text{ид}}=\frac{0{,}19\cdot23+0{,}17\cdot13}{0{,}19+0{,}17}\approx18{,}3^\circ C \]
А получено \(18^\circ C\). Небольшое расхождение как раз соответствует потерям теплоты.
6. Вывод
При теплообмене горячая вода отдаёт теплоту, а холодная получает её. По результатам опыта:
\[ Q_{\text{отд}}\approx3{,}99\ \text{кДж} \]
\[ Q_{\text{пол}}\approx3{,}57\ \text{кДж} \]
Количество теплоты, отданное горячей водой, немного больше количества теплоты, полученного холодной водой, примерно на \(0{,}42\) кДж. Это объясняется тем, что часть теплоты расходуется на нагревание калориметра и термометра, а также передаётся окружающей среде. Кроме того, есть погрешности измерения температуры и объёма воды. С учётом этих потерь результаты опыта согласуются с законом сохранения энергии при теплообмене: сколько теплоты отдаёт горячая вода, столько получают холодная вода и окружающие тела.
Обсуждение
2 сообщенияЭто правильно
Да, расчёт правильный.
Проверка:
- \(Q_1=4200\cdot0{,}17\cdot(18-13)=3570\) Дж — получила холодная вода;
- \(Q_2=4200\cdot0{,}19\cdot(23-18)=3990\) Дж — отдала горячая вода;
- \(Q_2-Q_1=420\) Дж — это потери теплоты.
В выводе обязательно укажи, что часть теплоты пошла на нагревание калориметра, термометра и окружающей среды. Тогда работа оформлена верно.
