Как посчитать удельную теплоемкость цилиндра

Видео:Лабораторная работа Определение удельной теплоемкости цилиндраСкачать

Лабораторная работа №2
Измерение удельной теплоемкости твердого тела

Цель работы

Определить удельную теплоёмкость металлического цилиндра.

Приборы и материалы

Стакан с водой, калориметр, термометр, весы, гири, металлический цилиндр на нити, сосуд с горячей водой.

Указания к работе

1. Налейте в калориметр воду массой 100 — 150 г комнатной температуры. Измерьте температуру воды.

2. Нагрейте цилиндр в сосуде с горячей водой. Измерьте её температуру (эта температура и будет начальной температурой цилиндра). Затем опустите его в калориметр с водой.

3. Измерьте температуру воды в калориметре после опускания цилиндра.

4. С помощью весов определите массу металлического цилиндра, предварительно обсушив его.

5. Все данные измерений запишите в таблицу.

а) количество теплоты Q₁, которое получила вода при нагревании:

Q₁ = c₁m₁(t — t₁),

c₁ — удельная теплоёмкость воды;

б) количество теплоты Q₂, отданное металлическим цилиндром при охлаждении:

Q₂ = c₂m₂(t₂ — t),

c₂ — удельная теплоёмкость вещества цилиндра, значение которой надо определить.

Зная, что количество теплоты, полученное водой при нагревании, равно количеству теплоты, отданному цилиндром при охлаждении, можно записать:

Q₁ = Q₂ = c₁m₁(t — t₁) = c₂m₂(t₂ — t).

В полученном уравнении неизвестной величиной является удельная теплоемкость c₂; . Подставив в уравнение значения величин, измеренных на опыте, вычислите c₂ — удельную теплоёмкость вещества, из которого изготовлен цилиндр. Сравните её с табличным значением.

Видео:Урок 108 (осн). Теплоемкость тела. Удельная теплоемкость веществаСкачать

Удельная теплоемкость вещества

Видео:Количество теплоты, удельная теплоемкость вещества. 8 класс.Скачать

Нагревание и охлаждение

Эти два процесса знакомы каждому. Вот нам захотелось чайку, и мы ставим чайник, чтобы нагреть воду. Или ставим газировку в холодильник, чтобы охладить.

Логично предположить, что нагревание — это увеличение температуры, а охлаждение — ее уменьшение. Все, процесс понятен, едем дальше.

Но не тут-то было: температура меняется не «с потолка». Все завязано на таком понятии, как количество теплоты. При нагревании тело получает количество теплоты, а при нагревании — отдает.

В процессах нагревания и охлаждения формулы для количества теплоты выглядят так:

c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]

t_{конечная} — конечная температура [˚C]

t_{начальная} — начальная температура [˚C]

В этих формулах фигурирует и изменение температуры, о котором мы сказали выше, и удельная теплоемкость, речь о которой пойдет дальше.

А вот теперь поговорим о видах теплопередачи.

Видео:Количество теплоты, удельная теплоемкость вещества. Практическая часть - решение задачи. 8 класс.Скачать

Виды теплопередачи

• Теплопередача — это физический процесс передачи тепловой энергии от более нагретого тела к менее нагретому.

Здесь все совсем несложно, их всего три: теплопроводность, конвекция и излучение.

Теплопроводность

Тот вид теплопередачи, который можно охарактеризовать, как способность тел проводить энергию от более нагретого тела к менее нагретому.

Речь о том, чтобы передать тепло с помощью соприкосновения. Признавайтесь, грелись же когда-нибудь возле батареи. Если вы сидели к ней вплотную, то согрелись вы благодаря теплопроводности. Обниматься с котиком, у которого горячее пузо, тоже эффективно.

Порой мы немного перебарщиваем с возможностями этого эффекта, когда на пляже ложимся на горячий песок. Эффект есть, только не очень приятный. Ну а ледяная грелка на лбу дает обратный эффект — ваш лоб отдает тепло грелке.

Конвекция

Когда мы говорили о теплопроводности, мы приводили в пример батарею. Теплопроводность — это когда мы получаем тепло, прикоснувшись к батарее. Но все вещи в комнате к батарее не прикасаются, а комната греется. Здесь вступает конвекция.

Дело в том, что холодный воздух тяжелее горячего (холодный просто плотнее). Когда батарея нагревает некий объем воздуха, он тут же поднимается наверх, проходит вдоль потолка, успевает остыть и спуститься обратно вниз — к батарее, где снова нагревается. Таким образом, вся комната равномерно прогревается, потому что все более горячие потоки сменяют все менее холодные.

Излучение

Пляж мы уже упоминали, но речь шла только о горячем песочке. А вот тепло от солнышка — это излучение. В этом случае тепло передается через волны.

Обоими способами. То тепло, которое мы ощущаем непосредственно от камина (когда лицу горячо, если вы расположились слишком близко к камину) — это излучение. А вот прогревание комнаты в целом — это конвекция.

Видео:Физика 8 класс - Лабораторная работа 2 - Измерение удельной теплоёмкости твёрдого тела.Скачать

Удельная теплоемкость: понятие и формула для расчета

Формулы количества теплоты для нагревания и охлаждения мы уже разбирали, но давайте еще раз:

c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]

t_{конечная} — конечная температура [˚C]

t_{начальная} — начальная температура [˚C]

В этих формулах фигурирует такая величина, как удельная теплоемкость. По сути своей — это способность материала получать или отдавать тепло.

С точки зрения математики удельная теплоемкость вещества — это количество теплоты, которое надо к нему подвести, чтобы изменить температуру 1 кг вещества на 1 градус Цельсия:

Удельная теплоемкость вещества

c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]

t_{конечная} — конечная температура [˚C]

t_{начальная} — начальная температура [˚C]

Также ее можно рассчитать через теплоемкость вещества:

Удельная теплоемкость вещества

c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]

C — теплоемкость вещества [Дж/˚C]

Величины теплоемкость и удельная теплоемкость означают практически одно и то же. Отличие в том, что теплоемкость — это способность всего вещества к передаче тепла. То есть формулу количества теплоты для нагревания тела можно записать в таком виде:

Количество теплоты, необходимое для нагревания тела

c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]

t_{конечная} — конечная температура [˚C]

t_{начальная} — начальная температура [˚C]

Видео:УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ 8 класс физикаСкачать

Таблица удельных теплоемкостей

Удельная теплоемкость — табличная величина. Часто ее указывают в условии задачи, но при отсутствии в условии — можно и нужно воспользоваться таблицей. Ниже приведена таблица удельных теплоемкостей для некоторых (многих) веществ.

Видео:Лабораторная работа "Определение удельной теплоемкости твердого тела"Скачать

Формула для расчёта удельной теплоёмкости вещества

Удельная теплоёмкость — это энергия, которая требуется для увеличения температуры 1 грамма чистого вещества на 1°. Параметр зависит от его химического состава и агрегатного состояния: газообразное, жидкое или твёрдое тело. После его открытия начался новый виток развития термодинамики, науки о переходных процессах энергии, которые касаются теплоты и функционирования системы.

Как правило, удельная теплоёмкость и основы термодинамики используются при изготовлении радиаторов и систем, предназначенных для охлаждения автомобилей, а также в химии, ядерной инженерии и аэродинамике. Если вы хотите узнать, как рассчитывается удельная теплоёмкость, то ознакомьтесь с предложенной статьёй.

Видео:Комплект 7. Измерение удельной теплоемкости металлического цилиндраСкачать

Формула

Перед тем, как приступить к непосредственному расчёту параметра следует ознакомиться с формулой и её компонентами.

Формула для расчёта удельной теплоёмкости имеет следующий вид:

Знание величин и их символических обозначений, использующихся при расчёте, крайне важно. Однако необходимо не только знать их визуальный вид, но и чётко представлять значение каждого из них. Расчёт удельной теплоёмкости вещества представлен следующими компонентами:

ΔT – символ, означающий постепенное изменение температуры вещества. Символ «Δ» произносится как дельта.

ΔT можно рассчитать по формуле:

• t1 – первичная температура;
• t2 – конечная температура после изменения.

m – масса вещества используемого при нагреве (гр).

Q – количество теплоты (Дж/J)

На основании Цр можно вывести и другие уравнения:

• Q = m*цp*ΔT – количество теплоты ;
• m = Q/цр*(t2 — t1) – массы вещества;
• t1 = t2–(Q/цp*m) – первичной температуры;
• t2 = t1+(Q/цp*m) – конечной температуры.

Видео:Удельная теплоёмкостьСкачать

Инструкция по расчёту параметра

Рассчитать с вещества достаточно просто и чтобы это сделать нужно, выполнить следующие шаги:

1. Взять расчётную формулу: Теплоемкость = Q/(m*∆T)
2. Выписать исходные данные.
3. Подставить их в формулу.
4. Провести расчёт и получим результат.

В качестве примера произведём расчёт неизвестного вещества массой 480 грамм обладающего температурой 15ºC, которая в результате нагрева (подвода 35 тыс. Дж) увеличилась до 250º.

Согласно инструкции приведённой выше производим следующие действия:

Выписываем исходные данные:

• Q = 35 тыс. Дж;
• m = 480 г;
• ΔT = t2–t1 =250–15 = 235 ºC.

Берём формулу, подставляем значения и решаем:

с=Q/(m*∆T)=35тыс.Дж/(480 г*235º)=35тыс.Дж/(112800 г*º)=0,31 Дж/г*º.

Видео:Физика-8. Фильм №112. - Лабораторная работа №2 "Измерение удельной теплоёмкости твёрдого тела"Скачать

Расчёт

Выполним расчёт C_P воды и олова при следующих условиях:

• m = 500 грамм;
• t1 =24ºC и t2 = 80ºC – для воды;
• t1 =20ºC и t2 =180ºC – для олова;
• Q = 28 тыс. Дж.

Для начала определяем ΔT для воды и олова соответственно:

• ΔТв = t2–t1 = 80–24 = 56ºC
• ΔТо = t2–t1 = 180–20 =160ºC

Затем находим удельную теплоёмкость:

1. с=Q/(m*ΔТв)= 28 тыс. Дж/(500 г *56ºC) = 28 тыс.Дж/(28 тыс.г*ºC) = 1 Дж/г*ºC.
2. с=Q/(m*ΔТо)=28тыс.Дж/(500 гр*160ºC)=28 тыс.Дж/(80 тыс.г*ºC)=0,35 Дж/г*ºC.

Таким образом, удельная теплоемкость воды составила 1 Дж/г *ºC, а олова 0,35 Дж/г*ºC. Отсюда можно сделать вывод о том, что при равном значении подводимого тепла в 28 тыс. Дж олово нагрется быстрее воды, поскольку его теплоёмкость меньше.

Теплоёмкостью обладают не только газы, жидкости и твёрдые тела, но и продукты питания.

Видео:Урок 109 (осн). Задачи на вычисление количества теплотыСкачать

Как рассчитать теплоемкость продуктов питания

При расчёте емкости питания уравнение примет следующий вид:

• w – количество воды в продукте;
• p – количество белков в продукте;
• f – процентное содержание жиров;
• c – процентное содержание углеводов;
• a – процентное содержание неорганических компонентов.

Определим теплоемкость плавленого сливочного сыра Viola. Для этого выписываем нужные значения из состава продукта (масса 140 грамм):

• вода – 35 г;
• белки – 12,9 г;
• жиры – 25,8 г;
• углеводы – 6,96 г;
• неорганические компоненты – 21 г.

Затем находим с:

• с=(4.180*w)+(1.711*p)+(1.928*f)+(1.547*c)+(0.908*a)=(4.180*35)+(1.711*12,9)+(1.928*25,8) + (1.547*6,96)+(0.908*21)=146,3+22,1+49,7+10,8+19,1=248 кДж /кг*ºC.

Видео:Опыты по физике. Теплоемкость металловСкачать

Полезные советы

Всегда помните, что:

• процесс нагревания металла проходит быстрее, чем у воды, так как он обладает C_P в 2,5 раза меньше;
• по возможности преобразуйте полученные результаты в более высокий порядок, если позволяют условия;
• в целях проверки результатов можно воспользоваться интернетом и посмотреть с для расчётного вещества;
• при равных экспериментальных условиях более значительные температурные изменения будут наблюдаться у материалов с низкой удельной теплоёмкостью.

Видео:«Определение удельной теплоемкости вещества». Лабораторная работа.Скачать

Видео

Разобраться в этой теме вам поможет видео урок.

Видео:8 класс, 5 урок, Количество теплоты Удельная теплоемкостьСкачать

Решебник по физике 8 класс Перышкин: задания и параграфы, проверь себя 1-4, лабораторные работы 1-11

Лабораторная работа 2.

Измерение удельной теплоемкости твердого тела

Цель работы: определить удельную теплоемкость металлического цилиндра. Приборы и материалы, стакан с водой, калориметр, термометр, весы, гири, металлический цилиндр на нити, сосуд с горячей водой.

1. Нальем в калориметр воду массой 0,012 кг, и измерим ее температуру (20 градусов).

2. Нагреем цилиндр в сосуде с горячей водой. Измерим температуру воды (70 градусов) и отпустим цилиндр в колориметр с холодной водой.

3. Немного подождем и измерим температуру воды в калориметре (30 градусов).

4. Вытащим цилиндр из калориметра, обсушим его и измерим его массу на весах (0,140 кг).

5. Все результаты измерений занесем в таблицу и рассчитаем удельну теплоемкость металлического цилиндра.

Вычислим удельную теплоемкость металлического цилиндра по формуле:

Где с₂ – удельная теплоемкость металлического цилиндра: с₁ = 4200 * Дж/кг 0 С – удельная теплоемкость воды; m₁ – масса воды в калорифере; t – температура нагретой цилиндром воды в калорифере; t₁ – температура холодной воды; m₂ – масса металлического цилиндра; t₂ – температура нагретого металлического цилиндра.

Выводы: Удельная теплоемкость металлического цилиндра равна 878 Дж/кг С, что близко к значению удельной теплоемкости для алюминия. Полученное значение несколько меньше табличного, что связано с невысокой точностью приборов и наличием теплообмена.

Шаблоны Инстаграм БЕСПЛАТНО

Хотите получить БЕСПЛАТНЫЙ набор шаблонов для красивого Инстаграма?

Напишите моему чат-помощнику в Telegram ниже ?

Вы получите: ? Бесплатные шаблоны «Bezh», «Akvarel», «Gold»

или пишите «Хочу бесплатные шаблоны» в директ Инстаграм @shablonoved.ru

Шаблоны Инстаграм БЕСПЛАТНО

Хотите получить БЕСПЛАТНЫЙ набор шаблонов для красивого Инстаграма?

Напишите моему чат-помощнику в Telegram ниже ?

Вы получите: ? Бесплатные шаблоны «Bezh», «Akvarel», «Gold»

🎦 Видео

Энергия топлива, удельная теплота сгорания топлива. 8 класс.Скачать

Физика 8 класс. §8 Удельная теплоёмкостьСкачать

Видеозадача "Расчет удельной теплоемкости"Скачать

Галилео. Эксперимент. ТеплоёмкостьСкачать

Лабораторная работа №2 - "Измерение удельной теплоемкости вещества" (8 класс)Скачать

Измерение удельной теплоемкости веществаСкачать