Інформація для вчителів
Застосування
Схема досліду
Цей дослід розглядає теплоємності металів. До калориметра з водою кімнатної температури додають теплу воду.
Калориметрію можна застосувати, щоб визначити тепловміст шматка металу.
З температури суміші, яка встановлюється в калориметрі, можна обчислити тепловміст.
Інша інформація для вчителя (1/3)
Попередні знання
Учні мають бути обізнані з основними поняттями термодинаміки, як-от температура й уявлення про передавання енергії.
Принцип
У цьому досліді нагріті металеві зразки змішують із водою в калориметрі.
Після цього спостерігають за розвитком температури системи й на цій підставі роблять висновки про температуру суміші й теплоємність калориметра.
Інша інформація для вчителя (2/3)
Навчальна мета
Учні знайомляться з питомими теплоємностями різних металів.
Завдання
Нагрій у водяній бані до однакової температури металеві бруски однакової маси, але з різних сортів металу.
Потім по одному вноси їх у наповнений водою калориметр із відомою початковою температурою й вимірюй температуру суміші, яка встановлюється.
Обчисли з цього питому теплоємність кожного металевого зразка.
Інша інформація для вчителя (3/3)
Вказівки щодо збирання й виконання
Металеві тіла під час нагрівання не мають торкатися дна колби Ерленмаєра, бо воно може бути гарячішим за решту водяної бані.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні вказівки щодо безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Увага!
Під час нагрівання води штативне кільце та дротяна сітка дуже сильно нагріваються! Обережно! Кабель датчика не повинен торкатися дротяної сітки!
Інформація для учнів
Мотивація
Грілка
Чому грілки наповнюють не металом, а водою?
Окрім ваги та вищої вартості, для цього є ще важливіша фізична причина, пов'язана з її теплоємністю, яку унаочнює цей дослід.
Завдання (1/2)
Для вимірювання датчиками Cobra SMARTsense потрібен PHYWE measureAPP. Застосунок можна безкоштовно завантажити у відповідному магазині застосунків (QR-коди див. нижче). Перед запуском застосунку перевір, чи ввімкнено на твоєму пристрої (смартфон, планшет, настільний ПК) Bluetooth.
iOS
Android
Windows
Завдання (2/2)
Схема установки
Скільки тепла можна накопичити в металах?
Нагрій у водяній бані до однакової температури металеві бруски однакової маси, але з різних сортів металу. Потім по одному вноси їх у наповнений водою калориметр із відомою початковою температурою й вимірюй температуру суміші, яка встановлюється.
Обчисли з цього питому теплоємність кожного металевого зразка.
Обладнання
Складання (1/2)
Рисунок 1
1. Збери штатив за рис. 1.
2. Наповни колбу Ерленмаєра щонайменше 250 мл води й додай два кип'ятильні камінці.
3. Протягни крізь три металеві тіла по шматку волосіні завдовжки 40 см і зав'яжи їх петлею.
4. Підвісь усі металеві тіла на штативному затискачі. Вони не мають торкатися дна колби Ерленмаєра й мають зніматися поодинці.
Складання (2/2)
5.Склади з двох хімічних стаканів (250 мл і 400 мл) та двох повстяних пластин теплоізолювальну посудину (калориметр).
6.Наповни калориметр 150 мл води, холодної або кімнатної температури. Точне відмірювання мірним циліндром і піпеткою з пластикового стаканчика.
7.Просунь паличку для перемішування знизу крізь відповідний отвір у кришці й постав кришку на калориметр.
Виконання (1/4)
1. Доведи воду в колбі Ерленмаєра до кипіння. Коли вода закипить, зменш полум'я так, щоб вода щойно продовжувала кипіти.
2. Увімкни свій датчик Cobra SMARTsense-Temperature. Відкрий застосунок «measure» і вибери датчик температури.
3.Встанови частоту опитування 1 Гц.
4.Встав датчик температури крізь отвір у кришці калориметра так, щоб він занурювався у воду, але не торкався дна.
5. Запусти в measureApp реєстрацію вимірюваних значень, тоді щосекунди записуватиметься значення температури.
Виконання (2/4)
6. Перемішуй і чекай, доки показ температури лишатиметься сталим, щонайменше 100 с.
7.Візьми одне металеве тіло й швидко перенеси його в калориметр, який ти одразу знову закриваєш.
8. Ретельно перемішай воду в калориметрі, щоб тепло розподілилося рівномірно.
9. Заверши вимірювання, коли температура лишається сталою або повільно спадає. Збережи його .
10. Вилий воду з калориметра, витри стакан калориметра, наповни його знову 150 мл води.
11. Повтори дослід у той самий спосіб із двома рештою металевих тіл. Збережи й ці вимірювання .
Виконання (3/4)
12. Тепер справджуються такі твердження:
- Усі металеві тіла мають однакову масу = 60 г.
- Усі металеві тіла мають у киплячій воді однакову початкову температуру .
- Маса води в калориметрі становить у кожному досліді = 150 г.
- Питома теплоємність води становить = 4,2 Дж/(г °C).
- Після перенесення металевого тіла в калориметр температури води в калориметрі й металевого тіла вирівнюються до спільної температури .
Виконання (4/4)
13. Вибери в measureApp інструмент «Вимірювання», щоб визначити початкову температуру в калориметрі і температуру суміші в калориметрі на всіх трьох кривих вимірювання. Доповни таблицю в протоколі в завданні 1.
14.Обчисли різниці температур для температури металевого зразка і для води в калориметрі до й після перенесення металевого зразка в калориметр і доповни таблицю.
Протокол
Завдання 1
Занеси свої результати вимірювань до цієї таблиці.
/ °C
/ °C
Латунь
/ °C
/ °C
/ °C
/ °C
Залізо
/ °C
/ °C
/ °C
/ °C
Алюміній
/ °C
/ °C
Завдання 2
Обчисли питомі теплоємності c за формулою:
/ Дж/(°Cг)
Латунь
/ Дж/(°Cг)
Залізо
/ Дж/(°Cг)
Алюміній
Завдання 3
Перетягни слова у правильні поля! Якби обчислені значення порівняли з ____, то виявилася б розбіжність. Її можна пояснити нехтуванням ____ калориметра, яка впливає на ____. Такі ____, які неминуче трапляються в схемі досліду, називають систематичними похибками.
Завдання 4
Питання
Завдання 5
Питання