แคลอรีมิเตอร์ ผสมร้อนกับเย็น

1 · ทำนาย

ก้อนอะลูมิเนียมร้อนถูกทิ้งลงน้ำที่เย็นกว่า ถ้าใช้ก้อนที่ใหญ่กว่า (มวลมากกว่า) ที่อุณหภูมิเริ่มต้นเดิม อุณหภูมิสมดุลสุดท้ายจะสูงขึ้นหรือต่ำลง

• ก้อนร้อนที่ใหญ่กว่าดันอุณหภูมิสมดุลสุดท้ายขึ้น
• ก้อนร้อนที่ใหญ่กว่าลดอุณหภูมิสมดุลสุดท้าย
• อุณหภูมิสุดท้ายไม่ขึ้นกับมวลก้อนอะลูมิเนียม

2 · จัดเตรียม

1. เปิดค่าที่ตั้งไว้ hot-cold-mix แล้วกดรีเซ็ต น้ำ 1 kg ที่ 290 K (body1) จะผสมกับก้อนอะลูมิเนียมที่ 400 K (body2)
2. เปิดค่าแสดงอุณหภูมิสมดุล
3. ตั้งมวลก้อนอะลูมิเนียมในแต่ละรอบแล้วบันทึกอุณหภูมิสมดุล

3 · เก็บข้อมูล

พล็อตอุณหภูมิสมดุล T_eq (แกน y) กับมวลอะลูมิเนียม m₂ (แกน x) จากสามรอบการทดลอง

4 · วิเคราะห์

1. สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂) โดยใช้น้ำ m₁ = 1 kg, c₁ = 4186 J/(kg·K), T₁ = 290 K และอะลูมิเนียม c₂ = 900 J/(kg·K), T₂ = 400 K เทียบกับตาราง
2. อธิบายว่าเหตุใดการเพิ่มมวลก้อนร้อนจึงดันอุณหภูมิสมดุลขึ้น แม้ความร้อนจำเพาะของมัน (900 J/(kg·K)) ต่ำกว่าของน้ำ (4186 J/(kg·K)) มาก

5 · ต่อยอด

1. น้ำมีความร้อนจำเพาะสูงผิดปกติเทียบกับวัสดุส่วนใหญ่ อธิบายว่าเหตุใดภูมิอากาศชายฝั่งจึงมีอุณหภูมิแกว่งเบากว่าพื้นที่ภายใน โดยใช้แนวคิดสมดุลพลังงานเดียวกับการทดลองนี้
2. ความร้อนที่บล็อกอะลูมิเนียมสูญเสียควรเท่ากับความร้อนที่น้ำได้รับพอดี (การอนุรักษ์พลังงาน โดยสมมติไม่มีการสูญเสียสู่รอบข้าง) จงตรวจสอบข้อนี้สำหรับหนึ่งรอบโดยใช้ Q = mcΔT กับทั้งสองวัตถุ

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

← กลับไปการทดลอง