Kalorimetria: forró és hideg keverése

1 · Jóslás

Egy forró alumíniumblokkot hidegebb vízbe ejtenek. Ha nagyobb alumíniumblokkot (nagyobb tömeget) használsz ugyanazon kiinduló hőmérsékleten, fel- vagy lemegy a végső egyensúlyi hőmérséklet?

• A nagyobb forró blokk felviszi a végső egyensúlyi hőmérsékletet.
• A nagyobb forró blokk lenyomja a végső egyensúlyi hőmérsékletet.
• A véghőmérséklet nem függ az alumíniumblokk tömegétől.

2 · Előkészítés

1. Nyisd meg a hot-cold-mix előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. 1 kg 290 K-es víz (body1) keveredik egy 400 K-es alumíniumblokkkal (body2).
2. Engedélyezd az egyensúlyi hőmérséklet kijelzőt.
3. Állítsd be az alumíniumblokk tömegét minden mérésnél, és rögzítsd az egyensúlyi hőmérsékletet.

3 · Adatgyűjtés

Ábrázold a T_eq egyensúlyi hőmérsékletet (y-tengely) az m₂ alumíniumtömeggel (x-tengely) szemben a három mérésedhez.

4 · Elemzés

1. Egy mérésnél számítsd ki a T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂) képletet vízre m₁ = 1 kg, c₁ = 4186 J/(kg·K), T₁ = 290 K, alumíniumra c₂ = 900 J/(kg·K), T₂ = 400 K használatával. Hasonlítsd a táblázathoz.
2. Magyarázd meg, miért húzza feljebb az egyensúlyi hőmérsékletet a forró blokk tömegének növelése, noha a fajlagos hőkapacitása (900 J/(kg·K)) sokkal alacsonyabb a vízénél (4186 J/(kg·K)).

5 · Kiterjesztés

1. A víz szokatlanul magas fajlagos hővel bír a legtöbb anyaghoz képest. Magyarázd meg, miért enyhébbek a partsáv éghajlatának hőmérséklet-ingadozásai, mint a belterületeké, ugyanazzal az energiamegmaradási gondolatmenettel, mint e kísérletben.
2. Az alumíniumblokk által leadott hőnek pontosan egyenlőnek kell lennie a víz által felvett hővel (energiamegmaradás, a környezetnek történt veszteség elhanyagolásával). Egy mérésnél ellenőrizd ezt Q = mcΔT használatával mindkét testre.

A fizika a kísérlet mögött

← Vissza a kísérlethez

138 ingyenes nyomtatható fizikai munkalap