Описание
1. Назначение пособия Прибор предназначен для проведения фронтальных лабораторных работ и работ физического практикума в условиях типового кабинета физики общеобразовательной школы. 2. Комплект поставки В комплект изделия входят: Прибор в сборе 1 шт. Инструкция по эксплуатации 1 шт. 3. Устройство и принцип работы Прибор состоит из внешнего стакана, внутреннего стакана, крышки, колодки со спиралью, мешалки и трех пробок. Внешний стакан выполнении в виде цилиндра высотой 140 мм. и диаметром 105 мм. В стакане закреплена теплоизолирующая вставка с полостью для размещения внутреннего стакана. Внутренний стакан изготовлен из алюминия и имеет форму цилиндра высотой 70 мм. и диаметром 65 мм. Объем внутреннего стакана 200 мл. Крышка служит для снижения теплообмена между телами, помещенными в калориметр, и внешней средой. В крышке имеется три отверстия, в которые вставляются колодка со спиралью, термометр и мешалка. Если во время опыт какой-то из названных предметов не используются, соответствующее отверстие закрывается пробкой. Спираль, закрепленная на колодке, выполнена из проволоки с высоким удельным сопротивлением и используется в качестве нагревателя. Спираль крепится к колодке двумя металлическими стержнями. Стержни проходят сквозь колодку и заканчиваются зажимами для подключения соединительных проводов. Сопротивление спирали 1 Ом. 4. Методические рекомендации по использованию прибора на уроках физики 4.1 Фронтальная лабораторная работа. Определение удельной теплоемкости вещества Цель работы: отработать прием определения теплоемкости вещества, основанный на использовании уравнения теплового баланса. Оборудование: весы с разновесами, калориметр, термометр, стакан с водой комнатной температуры, металлический брусок. Пояснения к работе В ходе опыта определяют удельную теплоемкость металла, из которого изготовлен брусок. Брусок нагревают до высокой температуры и помещают в калориметр, где находится холодная вода. В результате теплообмена между бруском с одной стороны и водой и алюминиевым стаканом калориметра с другой температура этих тел станет одинаковой. Не учитывая нагревание воздуха, окружающего калориметр, можно утверждать, что сумма количеств теплоты, полученных водой Qв и алюминиевым стаканом калориметра Qал равна количеству теплоты выделенному бруском Qбр. -Q бр. = Q в + Q ал. (1). Количество теплоты, поглощаемое телом, зависит от массы тела m, удельной теплоемкости вещества с, из которого оно изготовлено, и разности температур после t2 и до t2 теплообмена Q = cm(t2 - t1) (2). Выразив в равенстве (1) все входящие в него величины с учетом формулы (2) получают расчетную формулу для определения удельной теплоемкости бруска: C = (c ал.m ал. + c вm в)*(t p - t 0)/m бр.*(t бр. - t p) (3) Порядок выполнения работы 1. Подготовьте табл. для записи результатов измерений и вычислений: m бр, кг m ал., кг m ал.в., кг m в, кг t 0, C t бр, C t p, C с, Дж/кг град Где m бр. - масса бруска, m ал. - масса стакана калориметра, m ал.в. - масса стакана калориметра с водой, m в - масса воды в калориметре, t 0 - начальная температура воды и стакана калориметра, tбр - температура нагретого бруска, t p - температура воды после установления теплового равновесия, с - удельная теплоемкость материала бруска. 1. Измерьте массу бруска и поместите его в горячую воду для нагревания. 2. Измерьте массу внутреннего стакана калориметра. 3. Наполните стакан калориметра примерно на 2/3 водой комнатной температуры. 4. Измерьте массу стакана калориметра с водой. 5. Вычислите массу воды, налитой в калориметр. 6. Измерьте начальную температуру воды в калориметре. 7. Измерьте температуру нагретого бруска (для этого измеряют температуру воды, в которой он нагревался). 8. Поместите в калориметр нагретый брусок и термометр. 9. Наблюдайте за движением столбика жидкости термометра и измерьте температуру, при которой в калориметре будет достигнуто тепловое равновесие. 10. Вычислите по формуле (3) удельную теплоемкость бруска.