LABORATORIUM Z FIZYKI OGÓLNEJ

ĆW. 24

WYZNACZENIE CIEPŁA WŁAŚCIWEGO CIAŁ STAŁYCH

METODĄ KALORYMETRYCZNĄ

1.CEL ĆWICZENIA :

      Zapoznanie się techniką pomiarów kalorymetrycznych oraz oceną ich dokładności.

2.WSTĘP TEORETYCZNY.

Mierzeniem ilości ciepła zajmuje się dział nauki o cieple zwany kalorymetrią .Kalorymetria opiera się ona na kilku zasadach które można wyrazić następująco: 

1.Ilość ciepła DQ1 oddana przez ciało badane jest równa ilości ciepła DQ2 pobranaj przez jego otoczenie

DQ1=DQ2

2.Ilość ciepła pobrana przez ciało podczas ogrzewania jest równa ilości ciepła oddanej podczas ostygania w tym samym zakresie temperatur jeśli ciało przechodzi w odwrotnym porządku przez te same stany pośrednie.

3.Ilość ciepła DQ pobrana bądź oddana przez ciało jednorodne jest proporcjonalne do jego masy , a przy niewielkich zmianach temperatury - do przyrostu temperatury:

DQ=c.m.Dt

Aby zastosować zasadę zachowania energii w jakiejkolwiek postaci , należy utworzyć układ izolowany .Rolę takiego urządzenia spełnia kalorymetr.

Ciepło właściwe c ciała jest to stosunek ilości ciepła DQ pobranego przez to ciało do iloczynu masy ciała m i przyrostu temperatury Dt

c=DQ/(m.Dt)

Ciepło właściwe ciała stałego wyznaczamy z bilansu cieplnego dla wymiany ciepła między ciałem ogrzanym dla pewnej temperatury , a kalorymetrem napełnionym wodą o niższej temperaturze.

ilość ciepła oddana przez badane ciało

DQ=cx.mc(Tc-Tk)

Z analogicznych wzorów wyznacza się ciepło pobrane przez kalorymetr i przez wodę.

ilość ciepła pobrana przez termometr

DQT=RV(Tc-Tk)

Szukane ciepło właściwe cx wyznaczamy ze wzoru

cw-ciepło właściwe wody

mw- masa wody

Tp- temperatura początkowa wody w kalorymetrze

Tk- temperatura końcowa

Tc- temperatura , do której ogrzewamy ciało

ck- ciepło właściwe naczynia i mieszadła

mk- masa naczynie łącznie z mieszadłem

R- objętościowe ciepło właściwe termometru

V- objętość zanurzonej części termometru

3.PRZEBIEG POMIARÓW.

masa ciała mc=62,2.10-3 [kg]

ciepło właściwe kalorymetru ck = (384 ± 1) J/kg.K

masa kalorymetru mk= (159,1 ± 0,1)10-3 [kg]

masa wody mw=(87,4 ±0,4) 10-3 [kg]

ciepło właściwe wody cw = (4185 ± 8) J/kg.K

     temperatura początkowa Tp = (296,1 ± 0,1) K

     temperatura końcowa Tk = (300,1 ± 0,1) K

temperatura , do której ogrzewamy ciało Tc = (373,1  ± 0,1) K

R = (1,93 ± 0,08) 106 J/kg.K

     V = (0,4 ± 0,1) 10-6 m3