Θερμιμετρία: Ανάμειξη ζεστού και κρύου

1 · Πρόβλεψε

Ένα ζεστό αλουμινένιο σώμα ρίχνεται σε δροσερότερο νερό. Αν χρησιμοποιήσεις μεγαλύτερο αλουμινένιο σώμα (περισσότερη μάζα) στην ίδια αρχική θερμοκρασία, η τελική θερμοκρασία ισορροπίας ανεβαίνει ή κατεβαίνει;

• Μεγαλύτερο ζεστό σώμα ανεβάζει την τελική θερμοκρασία ισορροπίας.
• Μεγαλύτερο ζεστό σώμα κατεβάζει την τελική θερμοκρασία ισορροπίας.
• Η τελική θερμοκρασία δεν εξαρτάται από τη μάζα του αλουμινένιου σώματος.

2 · Διάταξη

1. Άνοιξε την προεπιλογή hot-cold-mix και πάτησε Επαναφορά. 1 kg νερού στα 290 K (body1) θα αναμειχθεί με αλουμινένιο σώμα στα 400 K (body2).
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη θερμοκρασίας ισορροπίας.
3. Ρύθμισε τη μάζα του αλουμινένιου σώματος για κάθε δοκιμή και κατέγραψε τη θερμοκρασία ισορροπίας.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Χαράξε τη θερμοκρασία ισορροπίας T_eq (άξονας y) έναντι της μάζας αλουμινίου m₂ (άξονας x) για τις τρεις δοκιμές σου.

4 · Ανάλυση

1. Για μία δοκιμή, υπολόγισε T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂) χρησιμοποιώντας νερό m₁ = 1 kg, c₁ = 4186 J/(kg·K), T₁ = 290 K, και αλουμίνιο c₂ = 900 J/(kg·K), T₂ = 400 K. Σύγκρινε με τον πίνακα.
2. Εξήγησε γιατί η αύξηση της μάζας του ζεστού σώματος τραβά τη θερμοκρασία ισορροπίας υψηλότερα, παρότι η ειδική θερμοχωρητικότητά του (900 J/(kg·K)) είναι πολύ χαμηλότερη από του νερού (4186 J/(kg·K)).

5 · Επέκταση

1. Το νερό έχει ασυνήθιστα υψηλή ειδική θερμοχωρητικότητα σε σύγκριση με τα περισσότερα υλικά. Εξήγησε γιατί τα παράλια κλίματα τείνουν να έχουν ηπιότερες διακυμάνσεις θερμοκρασίας από τις εσωτερικές περιοχές, χρησιμοποιώντας την ίδια ιδέα ενεργειακής ισορροπίας με αυτό το πείραμα.
2. Η θερμότητα που χάνει το αλουμινένιο σώμα πρέπει να ισούται ακριβώς με τη θερμότητα που κερδίζει το νερό (διατήρηση ενέργειας, υποθέτοντας καμία απώλεια στο περιβάλλον). Για μία δοκιμή, επαλήθευσέ το χρησιμοποιώντας Q = mcΔT για κάθε σώμα.

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής