Калориметрия: смесване на топло и студено

1 · Предскажи

Горещ алуминиев блок е пуснат в по-студена вода. Ако ползваш по-голям алуминиев блок (повече маса) при същата начална температура, крайната температура на равновесие отива нагоре или надолу?

• По-голям горещ блок покачва крайната температура на равновесие.
• По-голям горещ блок сваля крайната температура на равновесие.
• Крайната температура не зависи от масата на алуминиевия блок.

2 · Постановка

1. Отвори настройката смесване на топло и студено и натисни Нулирай. 1 kg вода на 290 K (body1) ще се смеси с алуминиев блок на 400 K (body2).
2. Включи показанието за температура на равновесие.
3. Задай масата на алуминиевия блок за всеки опит и запиши температурата на равновесие.

3 · Събери данни

Чертай температурата на равновесие T_eq (ос y) спрямо масата на алуминия m₂ (ос x) за трите си опита.

4 · Анализирай

1. За един опит изчисли T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂) с вода m₁ = 1 kg, c₁ = 4186 J/(kg·K), T₁ = 290 K, и алуминий c₂ = 900 J/(kg·K), T₂ = 400 K. Сравни с таблицата.
2. Обясни защо увеличаването на масата на горещия блок дърпи температурата на равновесие нагоре, макар специфичната му топлоемност (900 J/(kg·K)) да е много по-ниска от тази на водата (4186 J/(kg·K)).

5 · Надгради

1. Водата има необичайно висока специфична топлоемност в сравнение с повечето материали. Обясни защо крайбрежните климатци се отличават с по-меки температурни люлеения от вътрешните области, ползвайки същата идея за енергиен баланс като този експеримент.
2. Топлината, загубена от алуминиевия блок, трябва точно да е равна на топлината, получена от водата (запазване на енергията, без загуби към околната среда). За един опит провери това с Q = mcΔT за всяко тяло.

Физиката зад този експеримент

← Назад към експеримента

138 безплатни работни листа по физика за печат