1. Измерение удельной теплоёмкости твёрдого тела

    This project has a paid content.
    More information

    Investigation

    Goal

    Определение удельной теплоемкости твердого тела путем сравнения его с теплоемкостью воды.

    Equipment

    • Калориметр (если у вас нет такого прибора, то вы можете его заменить обычной металлической термокружкой, которая исключит потери тепла во внешнюю среду).
    • Мерный стакан (измерительный цилиндр).
    • Термометр для измерения температуры воды.
    • Различные твёрдые тела на нити, теплоёмкость которых вы планируете измерить.
    • Весы, измеряющие вес тел с высокой точностью (можно использовать электронные кухонные весы).
    • Стакан или кружка с горячей водой, в которой вы будете нагревать выбранное тело.
    • Стакан или кружка с холодной водой.

    Why use data from multiple participants?

    Вместе мы можем исследовать множество разных объектов, оперировать большим объёмом данных и обсуждать полученные результаты.

    Investigation Protocol

    1. Для определения удельной теплоёмкости вещества данным способом лучше использовать какое-либо металлическое тело (например, винт, гайку и т. п.)
    2. С помощью весов определите массу тела mт. Выразите полученное значение в килограммах.
    3. Привяжите к исследуемому телу нитку и опустите его в сосуд с горячей водой.
    4. С помощью мерного стакана отмерьте 100 мл холодной воды и перелейте её в калориметр (термокружку). Считая плотность воды равной 1 г/см3, рассчитайте массу воды m1.
      Так как 1 мл = 1 см3, m = ρ∙V, то
      m1 = 100 г = 0,1 кг.
    5. Измерьте температуру t1 воды в калориметре и запишите её значение. Это будет начальная температура воды.
    6. Измерьте температуру t2 воды, в которую помещено исследуемое тело. Будем считать, что к этому времени они имеют одинаковую температуру. Это будет начальная температура исследуемого тела.
    7. Аккуратно достаньте тело из горячей воды и опустите его в холодную воду, налитую в калориметр (термокружку).
    8. Аккуратно опустите в калориметр термометр и дождитесь установления теплового равновесия (момента, когда температура не будет изменяться) и запишите её значение t. Это будет общая температура воды и тела.
    9. Будем считать, что теплообменом с окружающей средой можно пренебречь. Тогда количество теплоты QВ, полученное водой при нагревании, равно количеству теплоты QТ, отданному телом при охлаждении.
      QВ = cВ∙ m1∙ (t – t1), где cВ – удельная теплоёмкость воды, равная 4200 Дж/(кг∙°С)
      QТ = cТ ∙ mТ ∙(t2 – t), где cТ – удельная теплоёмкость тела
    10. Вычислите удельную теплоёмкость тела по следующей формуле.
    11. Повторите измерения три раза, занося результаты в таблицу из медиатеки проекта. Вычислите среднюю величину по следующей формуле:
    12. Заполните анкету проекта
    13. Пользуясь табличными данными, попробуйте определить, из какого материала изготовлено исследуемое тело.
    14. Участвуйте в обсуждении результатов проекта.

    Safety tips

    Соблюдайте осторожность при работе с горячей водой.

    Report Form Before filling in the Report Form, please read the Investigation Protocol