12. Обновлённая виртуальная лабораторная работа по физике «Определение удельной теплоемкости воды» - http://efizika.ru/html5/12/index.html

Цель работы: определение удельной теплоемкости воды калориметрическим методом с использованием метода электрического нагрева.

Приборы и материалы: Калориметр, термометр, источник тока, нагревательный элемент в виде нихромовой спирали, амперметр, вольтметр, электронный секундомер, соединительные провода.

12. Updated virtual laboratory assignments in physics « Determination of the specific heat capacity of water» - http://efizika.ru/html5/12/index.html

The purpose of the work: to determine the specific heat capacity of water by the calorimetric method using the electric heating method.

Instruments and materials: A calorimeter, a thermometer, a current source, a heating element in the form of a nichrome spiral, an ammeter, a voltmeter, an electronic stopwatch, connecting wires.

Виртуальная лабораторная работа по физике

Определение удельной теплоёмкости воды

Цель работы:

1. Овладеть методикой измерения удельной теплоёмкости жидкости

2. Экспериментально определить удельную теплоёмкость воды

3. Оценить точность измерений и возможные источники погрешностей

Теоретическая часть:

Удельная теплоёмкость вещества (c) - это физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо передать 1 кг вещества, чтобы изменить его температуру на 1°C. Для воды теоретическое значение составляет 4200 Дж/(кг·°C).

Оборудование:

1. Электронный калориметр с термоизоляцией

2. Цифровой термометр с точностью 0,1°C

3. Электрический нагреватель с регулируемой мощностью

4. Мерный цилиндр на 100 мл

5. Электронные весы с точностью 0,1 г

6. Источник постоянного тока

7. Секундомер

8. Дистиллированная вода

Ход работы:

1. Подготовка экспериментальной установки

• Проверьте герметичность калориметра

• Очистите внутреннюю поверхность калориметра

• Проверьте работу измерительных приборов

2. Измерение параметров системы

• Измерьте массу пустого калориметра: m₁ = _____ г

• Налейте в калориметр 50 мл дистиллированной воды

• Измерьте общую массу: m₂ = _____ г

• Рассчитайте массу воды: m_воды = m₂ - m₁ = _____ г = _____ кг

• Измерьте начальную температуру воды: t₁ = _____ °C

3. Проведение нагрева

• Установите мощность нагревателя: P = _____ Вт

• Включите секундомер и нагреватель одновременно

• Через 3 минуты (180 с) выключите нагреватель

• Зафиксируйте конечную температуру: t₂ = _____ °C

4. Расчёты

• Рассчитайте переданную энергию: Q = P × τ = _____ × 180 = _____ Дж

• Вычислите изменение температуры: Δt = t₂ - t₁ = _____ °C

• Определите удельную теплоёмкость: c = Q/(m_воды × Δt) = _____ Дж/(кг·°C)

5. Анализ результатов

• Сравните полученное значение с табличным (4200 Дж/(кг·°C))

• Рассчитайте относительную погрешность: δ = |c - c_табл|/c_табл × 100% = _____%

Оценка погрешностей:

Основные источники погрешностей:

1. Потери тепла в окружающую среду

2. Неточность измерения температуры

3. Погрешность измерения времени нагрева

4. Неполный учёт теплоёмкости калориметра

Выводы:

1. В ходе работы экспериментально определено значение удельной теплоёмкости воды, которое составило _____ Дж/(кг·°C)

2. Относительная погрешность измерения составила _____%

3. Основными источниками погрешностей являются _____

4. Для повышения точности эксперимента можно предложить _____

Контрольные вопросы:

1. Почему в опыте используется именно дистиллированная вода?

2. Как повлияло бы на результат наличие примесей в воде?

3. Почему важно учитывать теплоёмкость калориметра в точных измерениях?

4. Как можно модифицировать установку для повышения точности измерений?

Дополнительное задание:

Предложите методику определения удельной теплоёмкости неизвестной жидкости, используя данную установку.

Примечание: Для более точных результатов рекомендуется провести серию измерений при разных мощностях нагрева и разных объёмах воды, после чего усреднить полученные значения.