Порядок выполнения работы. 5.1 Определить "водяное число" калориметра, водяным числом Св называют теплоемкость всех частей калориметра без жидкости

5.1 Определить "водяное число" калориметра, водяным числом С_в называют теплоемкость всех частей калориметра без жидкости.

5.1.1 В реактор (калориметрический сосуд) наливают необходимое для его заполнения количество воды известной массы (т.е. предварительно взвесив).

5.1.2 По окончании предварительного периода вместе с одиннадцатым отсчетом температуры включить одновременно источник тока и секундомер. Включать их также одновременно после повышения температуры на 0,5-0,6 °. В ходе главного периода продолжать фиксировать показания термометра и несколько раз проверять показания амперметра и вольтметра. Продолжительность главного периода (вследствие инерционности системы) обычно превышает время пропускания тока в нагревателе. Запись показаний термометра в заключительном периоде можно окончить не ранее, чем получены 10-11 отсчетов равномерного температурного хода.

Таблица 1 Экспериментальные данные

Продолжение таблицы 1

Определив теплоемкость калориметрической системы с водой С_кв

(6).

рассчитать водяное число из соотношения

(7)

где и - изобарная удельная теплоемкость воды при температуре опыта и масса воды.

Для нахождения ΔТ на миллиметровой бумаге в масштабе 1мин - 1 см на оси абсцисс откладывается время (τ), а на оси ординат - температура; выбор масштаба зависит от величины ΔТ (рисунок 5). На графике отрезок АВ соответствует начальному периоду, ВС - главному, СD - конечному. Чтобы определить действительное изменение температуры ΔТ, не искаженное тепловым обменом, происходящим в течение главного периода, продолжают линии АВ и СD до пересечения с вертикальной прямой EF, лежащей между В и С. Положение линии EF находится построением: точки M и N - температуры, соответственно, начала и конца главного периода, а точка K на оси ординат равноудалена от M и N. Через точку L, найденную пересечением кривой ВС и прямой КР, проводят вертикальную прямую. Отрезок EF и будет действительным значением изменения температуры системы, т.е. таким изменением, которое сопровождало бы исследуемый процесс в условиях, исключающих потери тепла в окружающую среду.

Крутизна линии ВС зависит от характера и условий протекания (например, размешивания) исследуемого теплового процесса; крутизна наклона линий AB и CD зависит от характера теплообмена с окружающей средой. Таким образом, по виду кривой ABCD можно судить о качестве проведенного опыта и учесть его недостатки при выполнении последующих опытов.

Точность определения и вычисления изменения температуры теплового процесса является основным фактором, определяющим точность конечного результата.

5.2 Заменить в реакторе воду взвешенной исследуемой жидкостью (раствором) и повторить измерение согласно п. 5.1.2

5.3 Рассчитать удельную теплоемкость жидкости по формулам:

(8) , (9)

где С_кж - теплоемкость калориметра с исследуемой жидкостью; m_ж и - её масса и изобарная удельная теплоемкость.

Каждое измерение повторить 2 -3 раза, начиная его от достигнутой в предыдущем опыте температуры реактора. Среднее значение удельной и теплоемкости выразить в Дж/кг×К.

5.4. Оценить погрешность измерений (DС_В, DС_кж, D )

(10)

где DT' - точность отсчета показаний термометра. Аналогично для DС_в.

Пренебрегая сравнительно малой погрешностью при взвешивании воды и раствора и считая вполне достоверной теплоемкость воды, заполняющей калориметр, максимальную погрешность при измерении удельной теплоемкости можно оценить так:

(11)

5.5. Записать результаты расчетов в виде

(12)

6 Контрольные вопросы

6.1 Каков физический смысл температуры?

6.2 Что такое внутренняя энергия тела? Какими способами можно изменить внутреннюю энергию?

6.3 Первое начало термодинамики, его различные формулировки.

6.4 Какие физические величины, входящие в формулу для подсчёта удельной теплоёмкости, измеряются в данной работе с наименьшей точностью и с наибольшей точностью?

6.5 Какие возможности имеются для повышения точности определения удельной теплоемкости жидкости указанным методом?

6.6 Какими другими методами можно определять удельную теплоемкость жидкостей?

6.7 Что такое истинная и средняя удельная теплоемкости?

6.8 Почему молярная теплоемкость при постоянном давлении не равна молярной теплоемкости при постоянном объеме?

6.9 Чему равна молярная теплоемкость (С_р и C_v) трехатомного газа?

6.10 Почему величина теплоемкости жидкости больше, чем газа?

6.11 Какая удельная теплоёмкость определяется в работе: истинная или средняя? c_p или c_v?

6.12 Что такое сосуд Дюора?

6.13 Что такое калориметрическая система?

6.14 Что такое "водяное число" калориметра?

6.15 Какие виды калориметров вы знаете?

6.16 Что такое «адиабатический» и «диатермический» способы измерений?

6.17 Что такое «адиабатический» и «диатермический» способы измерений?

6.18 Почему теплоёмкость вещества в жидком состоянии всегда больше чем в кристаллическом?

Содержание отчета

7.1 Титульный лист (наименование работы)

7.2 Цель работы

7.3 Краткое описание методики, оборудования и хода работы

7.4 Результаты измерений и вычислений (графики, таблица, формулы)

7.5 Определение ошибок измерений

7.6 Выводы (итоги работы)

Поиск по сайту: