Kalorimetrija: karstā un aukstā maisīšana

1 · Prognozē

Karsts alumīnija bloks tiek iemests vēsākā ūdenī. Ja izmanto lielāku alumīnija bloku (vairāk masas) tajā pašā sākuma temperatūrā, vai galīgā līdzsvara temperatūra iet augšup vai lejup?

2 · Iestati

  1. Atver karstā un aukstā maisīšanas eksperimentu un nospied Atiestatīt. 1 kg ūdens pie 290 K (body1) tiks sajaukts ar alumīnija bloku pie 400 K (body2).
  2. Ieslēdz līdzsvara temperatūras rādījumu.
  3. Iestati alumīnija bloka masu katram mēģinājumam un ieraksti līdzsvara temperatūru.

3 · Vāc datus

Alumīnija masa m₂ (kg)Līdzsvara temperatūra T_eq (K)
0.30
0.50
0.80

Zīmē līdzsvara temperatūru T_eq (y ass) pret alumīnija masu m₂ (x ass) saviem trim mēģinājumiem.

4 · Analizē

  1. Vienam mēģinājumam izrēķini T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂) ar ūdenim m₁ = 1 kg, c₁ = 4186 J/(kg·K), T₁ = 290 K, un alumīnijam c₂ = 900 J/(kg·K), T₂ = 400 K. Salīdzini ar tabulu.
  2. Izskaidro, kāpēc karstā bloka masas palielināšana velk līdzsvara temperatūru augstāk, kaut tā siltumietilpība (900 J/(kg·K)) ir daudz zemāka nekā ūdens (4186 J/(kg·K)).

5 · Paplašina

  1. Ūdenim ir neparasti augsta siltumietilpība salīdzinājumā ar vairumu materiālu. Izskaidro, kāpēc piekrastes klimatiem mēdz būt maigākas temperatūras svārstības nekā iekšzemes apgabaliem, izmantojot to pašu enerģijas bilances ideju kā šis eksperiments.
  2. Siltumam, ko zaudē alumīnija bloks, vajadzētu tieši vienāties ar siltumu, ko iegūst ūdens (enerģijas saglabāšanās, pieņemot, ka zudumu apkārtnei nav). Vienam mēģinājumam verificē to ar Q = mcΔT katram ķermenim.

Fizika aiz šī eksperimenta

Kalorimetriskā līdzsvara temperatūra

Kad divi ķermeņi apmaina siltumu bez zudumiem apkārtnei, tie apstājas pie svērtās vidējās temperatūras — svērtas ar katra ķermeņa siltumietilpību m·c, ne tikai ar tā masu.

← Atpakaļ pie eksperimenta

Termodinamika

138 bezmaksas drukājamas fizikas darba lapas