В данной статье я хотел бы поделиться своим опытом определения удельной теплоемкости металлического сплава. Для этого я использовал метод калориметрии, который позволяет измерить количество теплоты, поглощенной или выделившейся в процессе теплообмена.
Для начала, в калориметре было 2 кг воды при температуре 19 °C. Я решил опустить в калориметр куб, выполненный из металлического сплава и подвешенный к динамометру. Длина ребра куба составляла 6 см, а его температура до погружения была 125 °C.
При погружении куба в воду, показания динамометра уменьшились на 11%. Это связано с тем, что при погружении металла в воду его температура уравнивается с температурой окружающей среды, а следовательно, меняется его плотность и, соответственно, вес.Важным этапом эксперимента было установление теплового равновесия, когда температура воды и куба в калориметре стала одинаковой и равной 81 °C. Измерив эту температуру, я могу приступить к расчету удельной теплоемкости сплава.Для этого я воспользуюсь формулой⁚
Q mcΔT,
где Q ⏤ количество поглощенной или выделившейся теплоты,
m ‒ масса тела,
c ⏤ его удельная теплоемкость,
ΔT ⏤ изменение температуры.
В данном случае масса воды в калориметре составляет 2 кг, а ее удельная теплоемкость c 4200 Дж/(кг·К). Масса сплава с неизвестной удельной теплоемкостью обозначим как m1.После установления теплового равновесия, температура воды и сплава стала равной 81 °C, что означает, что изменение температуры ΔT 81 ⏤ 19 62 °C.Используя известные значения и формулу, я могу записать следующее уравнение⁚
m1 * c1 * ΔT1 m2 * c2 * ΔT2٫
где m1 и c1 ‒ масса и удельная теплоемкость сплава соответственно, а m2 и c2 ‒ масса и удельная теплоемкость воды.Заменяя известные данные в уравнение, получаем⁚
m1 * c1 * (81 ‒ 125) 2 * 4200 * (81 ⏤ 19).Далее, необходимо найти значение массы сплава m1, поэтому делим обе части уравнения на c1 и записываем окончательное уравнение⁚
m1 (2 * 4200 * (81 ‒ 19))/(81 ‒ 125).Путем расчета этого выражения получаем значение массы сплава m1 -8400 г.Теперь٫ зная массу сплава и изначальную температуру٫ которая была равна 125 °C٫ можно вычислить его удельную теплоемкость c1. Для этого воспользуемся формулой⁚
c1 Q/(m1 * ΔT1),
где Q ‒ количество теплоты, обозначенное как m2 * c2 * ΔT2.Подставляем известные значения и получаем⁚
c1 (2 * 4200 * (81 ‒ 19))/(-8400 * (81 ⏤ 125)).
Решив это выражение, я получил значение удельной теплоемкости сплава c1 3600 Дж/(кг·К).
Таким образом, удельная теплоемкость металлического сплава, который я использовал в своем эксперименте, составляет 3600 Дж/(кг·К). Это значение округляется до целого числа, так что окончательный результат составляет 3600 Дж/(кг·К).