Πώς θα μπορούσατε να προσδιορίσετε τη συγκεκριμένη θερμότητα ενός δείγματος στερεάς ουσίας που δεν αντιδρά με το νερό;
1. Υλικά:
* δείγμα της στερεάς ουσίας: Απαιτείται γνωστή μάζα.
* θερμίδες: Μια συσκευή για τη μέτρηση της μεταφοράς θερμότητας. Ένα απλό θερμιδόμετρο μπορεί να γίνει με ένα φλιτζάνι Styrofoam, ένα θερμόμετρο και έναν αναδευτήρα.
* νερό: Απαιτείται γνωστή μάζα νερού.
* Πηγή θερμότητας: Μια καυτή πλάκα ή ένας καυστήρας Bunsen μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να θερμαίνει το στερεό.
* Θερμόμετρο: Για να μετρήσετε τις αλλαγές της θερμοκρασίας.
* ισορροπία: Για να μετρήσετε με ακρίβεια τις μάζες του στερεού και του νερού.
2. Διαδικασία:
* Προετοιμάστε το θερμιδόμετρο: Γεμίστε το θερμιδόμετρο με μια γνωστή μάζα νερού και καταγράψτε την αρχική θερμοκρασία του (T1W).
* Ζεσταίνετε το στερεό: Ζεσταίνετε το στερεό δείγμα σε μια γνωστή θερμοκρασία (T1S) χρησιμοποιώντας την πηγή θερμότητας. Βεβαιωθείτε ότι το στερεό φτάνει σε μια σταθερή, υψηλή θερμοκρασία.
* Μεταφέρετε το στερεό: Μεταφέρετε προσεκτικά το θερμαινόμενο στερεό στο θερμιδόμετρο.
* Μετρήστε την τελική θερμοκρασία: Αφήστε το στερεό και το νερό να φτάσει στη θερμική ισορροπία (ίδια θερμοκρασία). Καταγράψτε την τελική θερμοκρασία του νερού (T2W).
* Μετρήστε την τελική θερμοκρασία του στερεού: Εάν είναι δυνατόν, μετρήστε επίσης την τελική θερμοκρασία του στερεού (T2S). Αυτό το βήμα είναι χρήσιμο για την ακρίβεια αλλά δεν είναι αυστηρά απαραίτητο.
3. Υπολογισμοί:
* Θερμότητα που απορροφάται από το νερό (QWATER):
* QWATER =MWATER * CWATER * ΔTWATER
* mwater =μάζα νερού (g)
* CWATER =Ειδική θερμότητα νερού (4.184 J/G ° C)
* ΔTWATER =(T2W - T1W) Αλλαγή της θερμοκρασίας του νερού (° C)
* Θερμότητα που χάθηκε από το στερεό (QSOLID):
* Qsolid =-qwater (υποθέτοντας αμελητέα απώλεια θερμότητας στο ίδιο το θερμιδόμετρο)
* Qsolid =- (mwater * cwater * Δtwater)
* Ειδική θερμότητα του στερεού (CSOLID):
* CSOLID =QSOLID / (MSOLID * ΔTSOLID)
* msolid =μάζα του στερεού (g)
* ΔΤΤΟΛΙ =(T1S - T2S) Μεταβολή της θερμοκρασίας του στερεού (° C)
4. Σημαντικές σημειώσεις:
* Απώλεια θερμότητας: Το θερμιδόμετρο βοηθά στην ελαχιστοποίηση της απώλειας θερμότητας στο περιβάλλον, αλλά κάποια απώλεια θερμότητας είναι αναπόφευκτη. Εάν είναι δυνατόν, χρησιμοποιήστε ένα καλά μονωμένο θερμιδόμετρο για να βελτιώσετε την ακρίβεια.
* Ειδική θερμότητα: Η συγκεκριμένη θερμότητα είναι μια ιδιότητα της ουσίας, έτσι διαφορετικά υλικά θα έχουν διαφορετικές συγκεκριμένες τιμές θερμότητας.
* παραδοχές: Αυτή η μέθοδος υποθέτει ότι το στερεό δεν αντιδρά με το νερό. Υποθέτει επίσης αμελητέα απώλεια θερμότητας στο ίδιο το θερμιδόμετρο.
* Μονάδες: Εξασφαλίστε συνεπείς μονάδες σε όλους τους υπολογισμούς σας (γραμμάρια, joules, βαθμοί Κελσίου).
Παράδειγμα:
Ας υποθέσουμε ότι έχετε ένα 50 g μεταλλικό δείγμα, 100 g νερού αρχικά στους 20 ° C και θερμαίνετε το μέταλλο στους 100 ° C. Μετά την προσθήκη του μετάλλου στο νερό, η τελική θερμοκρασία του νερού είναι 25 ° C.
* QWATER =(100 g) * (4.184 J/G ° C) * (25 ° C - 20 ° C) =2092 J
* QSOLID =-2092 J
* CSOLID =-2092 J / (50 g * (100 ° C - 25 ° C)) =0.56 J / G ° C
Επομένως, η ειδική θερμότητα του μετάλλου είναι περίπου 0,56 J/G ° C.
Πρόσθετες συμβουλές:
* Χρησιμοποιήστε έναν αναδευτήρα για να εξασφαλίσετε ότι το νερό φτάνει σε ομοιόμορφη θερμοκρασία.
* Επαναλάβετε το πείραμα πολλές φορές για να βελτιώσετε την ακρίβεια και να μειώσετε την επίδραση τυχαίων σφαλμάτων.
Επιτρέψτε μου να ξέρω αν έχετε περαιτέρω ερωτήσεις.
