Інформація для вчителів
Застосування
Рис. 1 Складання установки
У цьому досліді учні досліджують калориметричне вимірювання температури.
За допомогою калориметричних вимірювань можна визначити теплоємності речовин, теплоти згоряння або фізіологічну енергетичну цінність харчових продуктів.
Для вимірювання питомої теплоємності або теплоти плавлення в калориметрі змішують речовини й так вирівнюють температуру. За виміряними різницями температур і з енергетичного балансу можна визначити відповідну сталу речовини.
Інша інформація для вчителя (1/4)
Попередні знання
Учні вже мають володіти теоретичними попередніми знаннями про калориметричне вимірювання температури. Крім того, корисно, якщо вони вже знають, як визначають температуру гарячого металевого тіла за допомогою досліду зі змішуванням.
Принцип
Калориметрію використовують для вимірювання кількостей теплоти. За температурою суміші, яка встановлюється в калориметрі, можна обчислити тепловий вміст тіла. Звідси за відомої теплоємності тіла знаходять шукану температуру.
Інша інформація для вчителя (2/4)
Навчальна мета
Учні знайомляться з калориметрією як методом вимірювання температури.
Завдання
Учні визначають початкову температуру металевого бруска, нагрітого над полум'ям. Для цього вони вимірюють перебіг температури під час охолодження металевого бруска в калориметрі.
Інша інформація для вчителя (3/4)
Зауваження щодо складання та виконання
- Через високі температури петля для підвішування має бути з дроту, а не з волосіні! Дріт має бути завдовжки щонайменше 40 см.
- Коли гаряче тіло вносять у холодну воду, вона вирує і шипить, бо температура тіла перевищує 100 °C і тіло різко охолоджується.
- Алюмінієве тіло для цього досліду використовувати не можна, бо його температура плавлення нижча за 1000 °C.
- Знімаючи покази температури, слід оцінювати й проміжні значення до 0,5 °C.
- Температури обох тіл мають бути приблизно однакові, якщо вони однаковий час висіли в тому самому місці полум'я.
Інша інформація для вчителя (4/4)
6. Температура полум'я становить близько 1000 °C. Температура тіл залежить від того, як високо вони
висять над полум'ям і як довго. Якщо тіло, наприклад, 5 хв висить близько над полум'ям, то
визначають температуру близько 700 °C.
Додаткова інформація
Температуру гарячого металевого тіла визначають за допомогою досліду зі змішуванням.
Оскільки тут ідеться про учнівський дослід і треба показати сам принцип вимірювання температури, досить нагрівати тіло над полум'ям 1 хв.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Рис. 2 схема досліду
Температуру рідини (наприклад, води) можна виміряти дуже просто - встромивши в рідину термометр.
Але в металеве тіло встромити термометр неможливо.
Як же тоді визначити температуру гарячого металевого тіла?
Завдання
Рис. 3 Експериментальна установка
Як визначити температуру гарячого тіла?
Нагрій металеве тіло над полум'ям, потім внеси його в калориметр із холодною водою і визнач температуру суміші.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 |
| 2 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=600 мм, d = 10 мм | 02037-00 | 1 |
| 3 | Подвійна муфта | 02043-00 | 1 |
| 4 | Універсальний затискач | 37715-01 | 1 |
| 5 | Металеві тіла, набір із 3 шт. | 04406-00 | 1 |
| 6 | Кришка для навчального калориметра | 04404-01 | 1 |
| 7 | Стрижень - мішалка | 04404-10 | 1 |
| 8 | Фетр, листовий, 100x100 мм | 04404-20 | 2 |
| 9 | Мензурка, низька, 100 мл, пластмаса | 36011-01 | 1 |
| 10 | Мензурка, низька, 250 мл | 46054-00 | 1 |
| 11 | Мензурка, низька, 400 мл | 46055-00 | 1 |
| 12 | Піпетка, з гумовим ковпачком | 64701-00 | 1 |
| 13 | Залізний дріт, d = 0,5 мм, l = 50 м | 06105-00 | 1 |
| 14 | Мірний циліндр, 100 мл, прозорий, PP | 36629-01 | 1 |
| 15 | Навчальний термометр, -10...+110 °C | 38005-10 | 1 |
| 16 | Бутановий пальник Labogaz 206 | 32178-00 | 1 |
| 17 | Бутановий картридж, без вентиля, 190 г | 47535-01 | 1 |
Складання (1/4)
Складання (1/6)
Рис.4 Експериментальна установка
Увага!
1. Дріт для підвішування має бути завдовжки близько 40 см, щоб верхній кінець не нагрівався надто сильно.
2. Металеве тіло стає дуже гарячим! Пильнуй, щоб воно не могло впасти, коли його переміщують універсальним затискачем.
3. Знімаючи покази температури, слід оцінювати й проміжні значення до 0,5 °C.
Складання (2/4)
Складання (1/6)
Склади штатив за рисунками.
Рис. 5
Рис. 7
Рис. 6
Рис. 8
Складання (3/4)
Складання (3/6)
- Зігни з дроту завдовжки 40 см петлю і підвісь нею латунне тіло на універсальний затискач.
Рис. 9
Складання (4/4)
Складання (4/6)
- Склади з 2 хімічних стаканів (250, 400 мл) і 2 листів фетру теплоізолювальну посудину.
- Просунь термометр (8 мм) і стрижень-мішалку (5 мм) крізь відповідні отвори в кришці і налий у хімічний стакан 150 мл води.
Рис. 10
Рис. 11
Рис. 12
Виконання
- Визнач температуру холодної води і запиши її в протокол
- Підвісь латунне тіло приблизно на 5 см над полум'ям пальника і нагрівай його одну хвилину.
- Внеси латунне тіло в холодну воду.
- Добре перемішай і виміряй температуру суміші .
- Повтори дослід із залізним тілом.
Протокол
Таблиця
Занеси до таблиці виміряні значення температури холодної води і температури суміші для доданого металевого тіла.
в °C
в °C
Латунь
Залізо
Завдання 1
1. Обчисли теплоту Q, поглинуту холодною водою і калориметром, і занеси значення до таблиці.
де
, питома теплоємність води
C = 80 Дж/(г·°C), теплоємність калориметра
, маса води в калориметрі.
Завдання 2
2. Цю теплоту віддало металеве тіло. Обчисли з неї його температуру для кожного випадку:
де
c = 0,385 Дж/(г·°C), питома теплоємність латуні, або ж
c = 0,450 Дж/(г·°C), питома теплоємність заліза
, маса одного металевого тіла.
Q в Дж
в °C
Латунь
Залізо