Закон сохранения энергии в тепловых явлениях
6
6.3 Определение удельной теплоемкости
твёрдого тела (практическая работа)

#### Цель работы: экспериментальное определение удельной теплоемкости металлического цилиндра

#### Принадлежности:

калориметр, лабораторный термометр, весы, разновесы, мензурка, алюминиевые и медные цилиндры, проволока с крючком, вода, салфетка, электрочайник.

#### Ход работы:

1. Взвесьте на весах массу стакана калориметра. Налейте в него 200 г холодной воды и измерьте ее температуру. Это начальные температуры как воды, так и калориметра.
2. Включите электрочайник и вскипятите в нем воду.
3. Измерьте массу алюминиевого цилиндра на весах, а затем с помощью крючка опустите его в кипящую воду. Подождите некоторое время и быстро извлеките цилиндр из воды, высушите его салфеткой и полностью погрузите в калориметр. Закройте крышку калориметра. Начальная температура цилиндра равна температуре кипящей воды, т.е. 100°С.
4. Перемешивайте воду мешалкой в т ечение одной минуты и запишите конечную температуру воды, когда показания термометра стабилизируются.
5. Все выражения, полученные в результате измерений, запишите в таблицу, которую вы перенесли на рабочий лист:

№ | mтв.т. (кг) | tтв.т. , (°C) | mвода , (кг) | mкaл , (кг) | tвода = tкaл , (°C) | cвода , ( Дж кг · °С ) | cкaл , ( Дж кг · °С ) | cтв.т. , ( Дж кг · °С )
нач. | кон. | нач. | кон.
1 |  | 100 |  |  |  |  |  | 4200 | 920 |
2 |  | 100 |  |  |  |  |  | 4200 | 920 |

6. С учетом теплообмена между тремя телами (водой, металлическим цилиндром и стаканом калориметра) в процессе эксперимента записывается уравнение теплового баланса: Qвода + Qкал + Qтв.т. = 0. Где Qтв.т. – количество теплоты, отданное нагретым твердым телом (металлическим цилиндром), Qвода – количество теплоты, полученное водой, Qкал – количество теплоты, полученное калориметром. При погружении в калориметр цилиндра с температурой 100°С, извлеченного из кипящей воды, количество теплоты, полученное водой и стеклом калориметра, будет соответственно равно: Qвода = cвода mвода (θ – t1) и Qкал = cкал mкал (θ – t1).
Где t1 – начальная температура воды и калориметра, θ – установившаяся температура системы. Количество теплоты, отданное алюминиевым цилиндром при охлаждении: Qтв.т. = –cтв.т.mтв.т. |(θ – t2)| или Qтв.т. = cтв.т. mтв.т. (t2 – θ).
Где t2 – начальная температура цилиндра, cтв.т. – его удельная теплоемкость. Согласно уравнению теплового баланса количество теплоты, отдаваемое цилиндром, равно сумме количеств теплоты, полученных водой и калориметром:
cтв.т. mтв.т. (t2 – θ) = cвода mвода (θ – t1) + cкал mкал (θ – t1) .
Отсюда определяется удельная теплоемкость твердого тела (алюминиевого цилиндра):
cтв.т. =
cвода mвода (θ – t1) + cкал mкал (θ – t1)
mтв.т. (t2 – θ )
.

#### Обсудите:
1. Как можно объяснить несоответствие между полученными значениями удельных теплоёмкостей твердых тел с их табличными значениям?
2. К какому результату привел использованный в работе метод определения удельной теплоемкости: к явно завышенному или к явно заниженному значению? Почему?
3. Как влияет значение массы воды, использованной в исследовании, на точность полученных результатов? Обоснуйте свой ответ.