manucoz.ru

Лабораторна робота №13

Вивчення теплового балансу при змішуванні води різної температури

     Мета роботи :                 навчитися визначати кількість теплоти, переконатися, що кількість    теплоти, яку віддала холодна вода, дорівнює кількості теплоти, що прийняла холодна.

    Обладнання :  калориметр, мензурка, термометр, посудини з гарячою і холодною водою.

Теоретичні відомості :  кількість теплоти при нагріванні або охолодженні залежить від виду речовини, маси і зміни температури. Якщо немає втрат, то кількість теплоти, яку віддають тіла дорівнює кількості теплоти, що приймають тіла це тепловий баланс. Щоб зменшити теплові втрати із зовнішнім середовищем, використовують калориметр. Кількість теплоти при нагріванні або охолодженні знаходять за формулою Q=cm(Δt), де Q – кількість теплоти при нагріванні або охолодженні, c – питома теплоємність (беремо з таблиць),m – маса речовини, Δt= t₂ – t₁ – зміна температури при нагріванні. (Δt = t₁– t₂ – при охолодженні), t₂ – кінцева температура, t₁– початкова температура.

Правила техніки безпеки :

ІНСТРУКТАЖ  ІЗ  БЖД

Інструкція № 7-ф.

з охорони праці при виконанні лабораторних робіт у 8 класі:

1.Загальні положення

1.1. Інструкція з охорони праці поширюється на всіх учасників навчально-виховного процесу під час проведення лабораторних і практичних робіт у кабінеті фізики.

1.2. Інструкцію розроблено на основі державного нормативного акту про охорону праці „Правил безпеки під час проведення навчально-виховного процесу в кабінетах (лабораторіях) фізики загальноосвітніх навчальних закладів” затвердженого наказом Держнаглядохорони праці України від 16.11.98 №220* ДНАОП 9.2.30-1.04-98.

2.До початку роботи :

2.1. Ознайомтесь з описом роботи і продумайте хід її виконання.

2.2.  Приберіть все зайве зі столу.

2.3.  Будьте уважні і дисципліновані, не приступайте до виконання роботи без дозволу  вчителя.

2.4.  Не залишайте своє робоче місце без дозволу вчителя.

2.5.  Розміщуйте обладнання і прилади на робочому місці так, щоб уникнути їх падіння.

3.Під час виконання роботи:

3.1. Забороняється закривати посудину з гарячою рідиною корком, поки вона не охолоне.

3.2. Забороняється брати прилади та посудину з гарячою рідиною незахищеними руками з метою попередження опіку.

3.3.  Користуйтеся, як пальним до спиртівки, тільки сухим спиртом.

3.4.  Перевіряйте чи немає тріщин на термометрі, пробірці, іншому посуді.

3.5.  Скляний посуд (мензурки, пробірки та інше) закріплюйте в лапці штатива за допомогою смужки паперу.

3.6.  Не виймайте термометр з пробірки з затверділою речовиною.

3.7.  Слідкуйте, щоб на сухий спирт не попала вода, бо при запалюванні він буде розтріскуватися і розлітатися в різні боки, що може привести до опіків.

3.8.  Гасіть сухий спирт за допомогою спеціального ковпачка або металевого стакана від калориметра.

3.9.  Не нахиляйтеся над полум’ям і посудиною з киплячою водою.

4.Після закінчення роботи:

4.1.  Повідомте вчителя про закінчення роботи.

4.2.  Дайте можливість приладам охолонути і складіть їх в такому порядку, в якому вони були до початку роботи.

4.3.  При потребі витріть стіл чистою ганчіркою.

5. Вимоги безпеки в екстремальних ситуаціях

5.1. Загорання в кабінеті (лабораторії) фізики у випадку пожежі необ­хідно відразу ліквідувати. Дії слідуючі:

- повідомити пожежну охорону;

- повідомити чергового адміністратора;

- вжити заходів щодо евакуації людей, з приміщення;

- вимкнути електромережу;

- розпочати тушіння засобами пожежогасіння;

- організувати евакуацію майна.

5.2.1. При ураженні електричним струмом необхідно як можна швидше звільнити потер­пілого від дії струму:

- вимкнувши струм (вимикачем, магнітним пускачем, рубильником, висмикнувши вилки з штепсельної розетки),

- відвівши проводи від потерпілого сухою палицею або іншим предметом з матеріалу, що не проводить струму;

- відтягнувши потерпілого від струмопровідної частини за сухий одяг.

5.2.2 Якщо вимкнути установку доволі швидко неможливо, необхідно прийняти інші захо­ди по звільненню потерпілого від струму. Людина, яка надає допомогу не повинна торкатись до відкритих ділянок тіла потерпілого і повинна пильнувати за тим, щоб са­мій не вступити в контакт з струмопровідною частиною.

5.2.3. Якщо після вивільнення від дії струму потерпілий перебуває в непритомному стані, досить забезпечити йому доступ свіжого повітря і дати понюхати нашатирний спирт. При електричному ударі слід негайно зробити штучне дихання.

5.2.4.  У разі виникнення нещасного випадку (термічного опіку, травми осколками скла тощо) треба надати першу медичну допомогу згідно інструкції, і у разі необхідності негайно викликати швидку допомогу.

Хід роботи

1.     Наливаю у калориметр 80 г холодної води.

2.     Виміряю її температуру. Вона є : 20⁰С

3.     Виміряю температуру гарячої води.Ц я температура складає : 40⁰С

4.     Наливаю у калориметр 80 г гарячої води.

5.     Перемішую суміш і вимірюю її температуру. Температура цієї суміші становить : 30⁰С

6.     Обчислюю  кількість теплоти, що віддає гаряча вода  за формулою :   Q₁=cm₂(t₂-t),

          і приймає холодна вода за такою формулою :  Q₂=cm₁(t-t₁). 

     7. Порівнюю отримані результати та  роблю  висновок.

     8.Результати вимірювань і обчислень занесу до наступної таблиці:

Висновок : На цій лабораторній роботі я з’ясував, що кількість теплоти, що віддає гаряча вода чітко дорівнює кількості теплоти, яку приймає холодна вода.

Захист лабораторної роботи :

Учні готуються до відповідей на наступні запитання :

1)  Як вимірювалась у досліді маса води?

Через густину за формулою:  m=pV, т.т. побіжно, без використання терезів. Так як густина води 1 г/см³, то маса 80 мл = 80 см³ будет 80г = 0,08 кг

2)  Чому калориметр має подвійні стінки?

Щоб менше втрачалась теплота в навколишнє середовище.

3)  Чому холодну воду треба брати кімнатної температури?

Щоб її температура не змінювалась через вплив повітря в кабінеті, т.я. вона ж не в калориметрі.

4)  Чи будуть  рівними зміни температури та кількості  теплоти, що віддається та приймається водою, якщо використовувати нерівні масси теплої та холодної води?

Зміни температури не будуть однаковими, а кількості відданої та прийнятої теплоти будуть рівними.

Суперзавдання: Поясніть , як впливає на отримані   результати  участь в теплообміні  калориметра. Чи завжди можна цим впливом знехтувати?

Відповідь: Рівняння теплового балансу строго виконується тільки в тому випадку, якщо система теплоізольована. Хоча калориметр знижує втрати енергії, пов'язані з відведенням у навколишнє середовище, тим не менш вони залишаються. Крім того, є втрати за рахунок теплообміну між водою і калориметром. Тому кількість теплоти, віддане гарячою водою, буде завжди більше, ніж кількість теплоти, отримане холодною водою. Якщо гарячу воду вливати в холодну, то відмінність між Q_відд. і Q_прийн. буде більше, ніж у випадку, коли холодну воду додають в теплу. Це обумовлено тим, що в першому випадку втрати енергії у навколишнє середовище будуть частково скомпенсовані за рахунок кількості теплоти, яке холодній воді передають калориметр і термометр.
Таким чином, як це не здається дивним, що перевіряється положення про рівність переданого і прийнятого кількості теплоти виконання роботи буде підтверджено точніше, якщо в калориметр спочатку наливати холодну воду, а потім доливати гарячу (як і зазначено в роботі).
Що стосується другої частини питання, чи завжди можна впливом калориметра знехтувати? Ні, не завжди. Можна знехтувати тоді, коли питома теплоємність і маса внутрішнього склянки калориметра мала в порівнянні з масою води (рідини) знаходиться в калориметрі.