Теоретическая часть

Изучение явления теплообмена.

Цель: ознакомиться с экспериментальным методом исследования явления теплообмена между телами. Рассчитать температуру смеси t_см. известного количества холодной воды с начальной температурой t_х и горячей воды с начальной температурой t_г. Проверить правильность расчета экспериментально.

Оборудование: два пластмассовых стакана, измерительный цилиндр, холодная и горячая вода, термометр.

Теоретическая часть.

Если два тела с различной температурой находятся в контакте, то происходит передача энергии от горячего тела к холодному. В результате процесса теплопередачи температура горячего тела понижается, а температура холодного тела повышается. Этот процесс продолжается до тех пор, пока температура тел не станет одинаковой. Количество энергии, переданной от горячего тела, равно количеству энергии, полученной холодным телом. Количество энергии, переданной горячим телом, можно определить по количеству переданной горячим телом количества теплоты. Для этого нужно измерить массу тела m_г, его начальную температуру t_г, конечную температуру t_см и знать удельную теплоемкость вещества: Q_г=cm_г(t_г-t_см) (1).

Аналогично количество энергии, полученной холодным телом, можно определить по количеству полученной теплоты Q_х: Q_х=сm_х(t_см-t_х) (2), где m_х – масса холодного тела, t_х – его начальная температура, t_см – его конечная температура.

Так как Q_г=Q_х, то cm_г(t_г-t_см)= cm_х(t_см-t_х) (3).

Из уравнения (3) можно определить температуру t_см теплового равновесия

cm_гt_г-cm_гt_см=cm_хt_см-cm_хt_х, cm_гt_г+ cm_хt_х= cm_хt_см+ cm_гt_см,

t_см= = = , т.е. t_см= (4)