Kalorymetria: mieszanie gorącego i zimnego

1 · Prognoza

Gorący blok aluminiowy wrzucono do chłodniejszej wody. Jeśli użyjesz większego bloku (większej masy) w tej samej temperaturze startowej, temperatura równowagi pójdzie w górę czy w dół?

• Większy gorący blok podnosi temperaturę równowagi.
• Większy gorący blok obniża temperaturę równowagi.
• Temperatura końcowa nie zależy od masy bloku aluminiowego.

2 · Przygotowanie

1. Otwórz preset mieszania i naciśnij Reset. 1 kg wody o 290 K (body1) zmiesza się z blokiem aluminiowym o 400 K (body2).
2. Włącz odczyt temperatury równowagi.
3. Ustaw masę bloku aluminiowego dla każdej próby i zapisz temperaturę równowagi.

3 · Zbieranie danych

Narysuj temperaturę równowagi T_eq (oś y) względem masy aluminium m₂ (oś x) dla trzech prób.

4 · Analiza

1. Dla jednej próby oblicz T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂), używając wody m₁ = 1 kg; c₁ = 4186 J/(kg·K); T₁ = 290 K oraz aluminium c₂ = 900 J/(kg·K); T₂ = 400 K. Porównaj z tabelą.
2. Wyjaśnij, dlaczego zwiększenie masy gorącego bloku pociąga temperaturę równowagi wyżej, choć jego ciepło właściwe (900 J/(kg·K)) jest dużo niższe niż wody (4186 J/(kg·K)).

5 · Rozszerzenie

1. Woda ma niezwykle wysokie ciepło właściwe w porównaniu z większością materiałów. Wyjaśnij, dlaczego klimaty nadmorskie mają łagodniejsze wahania temperatur niż obszary w głębi lądu, tą samą ideą bilansu energii co ten eksperyment.
2. Ciepło utracone przez blok aluminiowy powinno dokładnie równać się ciepłu uzyskanemu przez wodę (zachowanie energii, bez strat do otoczenia). Dla jednej próby zweryfikuj to przez Q = mcΔT dla każdego ciała.

Fizyka tego eksperymentu

← Wróć do eksperymentu