Лабораторная работа №3 «Определение удельной теплоты плавления льда»
Реши задание на изображении
Сверь числа и знаки с фото.
Лабораторная работа №3 «Определение удельной теплоты плавления льда» Цель работы: определить удельную теплоту плавления льда. Оборудование: стакан с водой, лед, термометр, весы, измерительный цилиндр. Ход работы:
- Измерить массу воды при помощи весов m1.
- Измерить начальную температуру воды t1.
- Измерить массу льда при помощи весов m2.
- Начальную температуру льда t2 принять равной 0°C.
- Положить лед в воду, дождаться его полного расплавления и измерить температуру получившейся смеси t3.
- Записать результаты измерений в таблицу, учитывая, что Δm = 0,00001 кг, Δt = 1°C.
Таблица: Масса воды m1 ± Δm, кг | Масса льда m2 ± Δm, кг | Начальная температура воды t1 ± Δt, °C | Начальная температура льда t2 ± Δt, °C | Температура смеси t3 ± Δt, °C ___ | ___ | ___ | ___ | ___
- Выполнить расчеты. \(Q_{\text{отд}} = c_{\text{в}} \cdot m_{\text{в}} \cdot (t_{\text{см}} - t_{\text{в}})\) \(Q_{\text{пол}} = \lambda_{\text{л}} \cdot m_{\text{л}} + c_{\text{в}} \cdot m_{\text{л}} \cdot (t_{\text{см}} - t_{\text{л}})\) \(Q_{\text{отд}} = Q_{\text{пол}}\) \(c_{\text{в}} \cdot m_{\text{в}} \cdot (t_{\text{см}} - t_{\text{в}}) = \lambda_{\text{л}} \cdot m_{\text{л}} + c_{\text{в}} \cdot m_{\text{л}} \cdot (t_{\text{см}} - t_{\text{л}})\) \[\lambda_{\text{л}} = \frac{c_{\text{в}} \cdot m_{\text{в}} \cdot (t_{\text{см}} - t_{\text{в}}) - c_{\text{в}} \cdot m_{\text{л}} \cdot (t_{\text{см}} - t_{\text{л}})}{m_{\text{л}}}\] Записать результат вычисления с единицами измерения. Вывод: (исходя из цели и ваших результатов)
Численного ответа на фото нет: таблица измерений пустая. Поэтому сначала нужно взять результаты опыта, а потом подставить их в формулу. Расчётная схема такая.
Обозначения:
\(m_1\) — масса воды, \(m_2\) — масса льда,
\(t_1\) — начальная температура воды, \(t_2=0^\circ\text{C}\) — температура льда,
\(t_3\) — температура смеси.
Вода остывает и отдаёт тепло: \[ Q_{\text{отд}}=c_{\text{в}}m_1(t_1-t_3). \]
Лёд плавится, а образовавшаяся вода нагревается: \[ Q_{\text{пол}}=\lambda m_2+c_{\text{в}}m_2(t_3-t_2). \]
По уравнению теплового баланса \(Q_{\text{отд}}=Q_{\text{пол}}\), поэтому \[ \lambda=\frac{c_{\text{в}}\left[m_1(t_1-t_3)-m_2(t_3-t_2)\right]}{m_2}. \]
Так как по условию \(t_2=0^\circ\text{C}\), \[ \lambda=\frac{c_{\text{в}}m_1(t_1-t_3)-c_{\text{в}}m_2t_3}{m_2}. \]
Подставлять нужно массы в килограммах, температуры в градусах Цельсия, \(c_{\text{в}}\approx4200\ \text{Дж}/(\text{кг}\cdot^\circ\text{C})\). Ответ получится в \(\text{Дж}/\text{кг}\).
Важно: если в бланке в первой скобке напечатано \(t_{\text{см}}-t_{\text{в}}\), то это опечатка: вода отдаёт тепло при \(t_{\text{в}}>t_{\text{см}}\), поэтому нужна разность \(t_{\text{в}}-t_{\text{см}}\). Иначе \(\lambda\) получится отрицательной.
Для самопроверки: табличное значение для льда примерно \(3{,}3\cdot10^5\ \text{Дж}/\text{кг}\).
Какие значения \(m_1\), \(m_2\), \(t_1\) и \(t_3\) вы получили?
