Порядок выполнения работы. 1. Подвесить к динамометру ведёрко для взвешивания и определить массу тары

1. Подвесить к динамометру ведёрко для взвешивания и определить массу тары. Поместить в ведёрко 15 алюминиевых цилиндров и по динамометру определить их массу m (вычтя из общей массы массу тары).

2. Налить в шприц на подставке воду до краёв, при этом в шприц помещается ровно 28 мл воды (m_В = 28 г). Чтобы точно налить воду до краёв (не больше и не меньше), надо использовать в качестве дозатора шприц 10 мл.

3. Термометром определить комнатную температуру воды t_K.

Примечание 1. Поскольку при измерениях разность температур будет составлять всего несколько градусов, то для увеличения точности расчетов следует отсчитывать все температуры с точностью до 0,5 °С (например, t_К = 21,5 °С).

4. Зажать в кулаках алюминиевые цилиндры и 5–8 минут греть их в руках до тех пор, пока цилиндры не будут на ощупь казаться тёплыми, а не холодными. Одновременно в руках греется термометр (его можно прижать к указательному пальцу большим пальцем руки). В конце нагрева следует записать показание термометра – температуру рук t_Р.

Примечание 2. Не следует прижимать стеклянный термометр к металлу – стекло может разбиться.

5. Установить тёплые алюминиевые цилиндры вертикально в пластиковый стаканчик и залить их 28 мл воды комнатной температуры. Поместить в промежуток между цилиндрами термометр и наблюдать за изменениями температуры.

Примечание 3. Если алюминиевые цилиндры будут насыпаны в стакан «навалом», то часть из них будут находиться на воздухе, а не в воде, и трудно будет в стакан установить термометр.

6. Через 30–60 секунд в стакане установится тепловое равновесие – температура перестанет изменяться. Записать эту температуру t. (Через 3–5 минут содержимое стакана начнёт остывать, и температура будет понижаться.)

7. Из уравнения теплового баланса (вода – нагревается, металл – остывает, тепловыми потерями и нагревом стакана пренебречь)

с_Вm_B (t – t_K) = сm (t_Р – t)

определить удельную теплоемкость металла:

;

если подставить в данную формулу массу металла m = P / g, которая определялась по его весу Р, измеренному динамометром, то получится окончательная расчетная формула:

.

8. Проделать аналогичные измерения (пп. 1–7) для железного цилиндра.

9. После проведения всех измерений вылить воду из стакана и шприцов в бутылку. Вытереть насухо салфеткой (туалетной бумагой) оборудование (особенно железный цилиндр). Сложить сухое оборудование в контейнер (контейнер крышкой не закрывать, давая возможность высохнуть мелким каплям воды, если они где-то ещё остались).

10. Рассчитать теоретически удельную теплоемкость алюминия и железа на основе закона Дюлонга и Пти.

11. Рассчитать погрешности измерений, заполнить экспериментальными и расчетными величинами таблицу:

Металл	Алюминий	Железо
Вес P, Н
Масса m, кг
Комнатная температура tK, °C
Температура рук tP, °C
Установившаяся температура t, °C
Удельная теплоемкость с, Дж/(кг×К)
Погрешность D с, Дж/(кг×К)
с ТАБЛ, Дж/(кг×К)
с, Дж/(кг×К) (Дюлонг и Пти)

Контрольные вопросы

1. Что такое удельная теплоемкость?

2. Что такое молярная теплоемкость?

3. Какой формулой связаны удельная и молярная теплоемкости?

4. Какие бывают калориметры?

5. В данной лабораторной работе влияет ли существенно на результаты измерений тот факт, что в стакане некоторые алюминиевые цилиндры выступают из воды на воздух на 1–2 мм? Ответ обоснуйте.

6. Как влияет большая теплоемкость воды на климат Земли?

Рекомендуемая литература

1. Кикоин А.К., Кикоин И.К. Молекулярная физика: учеб. пособие для студентов физических специальностей вузов. СПб.: Лань, 2007.

2. Сивухин Д.В. Общий курс физики: учеб. пособие для студентов физических специальностей вузов: в 5 т. Т. 2: Термодинамика и молекулярная физика. М.: Физматлит, 2006.

3. Савельев И.В. Курс общей физики: учеб. пособие для вузов: в 5 кн. М.: Астрель: АСТ, 2005. Кн. 3: Молекулярная физика и термодинамика.

4. Савельев И.В. Курс общей физики: учеб. пособие для студентов вузов: в 3 т. Т. 1: Механика. Молекулярная физика. СПб.: Лань, 2007.

5. Трофимова Т.И. Курс физики: учеб. пособие для инженерно-технических специальностей вузов. М.: ИЦ «Академия», 2006.