Определение удельной теплоемкости жидкости при помощи электрокалориметра

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ

АКАДЕМИЯ»

Кафедра физики

Лаборатория механики и молекулярной физики №1(213а)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №12

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ТЕПЛОЁМКОСТИ ЖИДКОСТИ ПРИ ПОМОЩИ ЭЛЕКТРОКАЛОРИМЕТРА

Отредактировал: Кораблев Г.А.

Ижевск 2013

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №12

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ТЕПЛОЕМКОСТИ ЖИДКОСТИ ПРИ ПОМОЩИ ЭЛЕКТРОКАЛОРИМЕТРА

Цель работы: ознакомление с калориметрическим методом определения удельной теплоемкости жидкости.

Приборы и принадлежности: 1) два электрокалориметра с термометрами; 2) исследуемая жидкость; 3) вода.

Количество теплоты, необходимое для нагревания тела на один градус, называется теплоёмкостью данного тела, измеряется в СИ: Дж/К. Количество теплоты, необходимое для нагревания единицы массы вещества на один градус, называется удельной теплоемкостью вещества и обозначается буквой с_уд, измеряется в СИ: Дж/(кг^.К). Количество теплоты, необходимое для нагревания одного моля вещества на один градус, называется молярной теплоемкостью вещества и обозначается буквой С_м, измеряется в СИ: Дж/(моль^.К). Удельная и молярная теплоёмкости связаны между собой соотношением С_м = М^.с_уд, где М – молекулярная масса данного вещества.

В данной работе определяется удельная теплоёмкость жидкости при помощи электрокалориметра. Метод электрокалориметра состоит в следующем: два калориметра, сделанных из одинакового материала, содержат различные жидкости. В первом калориметре находится вода, удельная теплоёмкость которой известна, а во втором – жидкость, удельную теплоёмкость которой требуется определить (см. рис. 1).

В оба калориметра опущены спирали, имеющие одинаковое электрическое сопротивление R. Если соединить спирали последовательно и пропустить через них электрический ток, то сила тока I, проходящего через обе спирали, будет одинакова. При этом спирали, нагреваясь, через некоторое время t передадут жидкостям равные количества теплоты . Количество теплоты, полученное калориметром с водой:

Q₁ = (c₁m₁ + c_вM₁)^.(t₂ – t₁) (1)

Количество теплоты, полученное калориметром с исследуемой жидкостью:

Q₂ = (c₂m₂ + c_жM₂)^.(t₄ – t₃) (2)

В формулах (1) и (2) введены следующие обозначения: М₁ и М₂ – массы воды и исследуемой жидкости в калориметрах; m₁ и m₂ – массы калориметров (вместе с мешалками); с₁ и с₂ – их теплоемкости; с_ж – теплоёмкость исследуемой жидкости, с_в – теплоёмкость воды, t₁ и t₂ – температура воды в начале и в конце опыта; t₃ и t₄ – температуры исследуемой жидкости в начале и в конце опыта.

Приравнивая Q₁ и Q₂, получим формулу для расчета удельной теплоёмкости исследуемой жидкости:

Для избежания ошибок, связанных с возможным незначительным изменением сопротивлений нагревателей, измерение удельной теплоёмкости жидкости проводят несколько раз.

Для уменьшения потерь на отдачу теплоты в окружающую среду, нагревание жидкостей, налитых в калориметры, рекомендуется проводить не выше, чем на 6-7⁰С, а для получения точного результата не ниже, чем на 4-5⁰С.