ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 913.
ТЕПЛООТДАЧА НАГРЕТЫХ ТЕЛ.
Оборудование: 1. Калориметр.
2. Термометр.
3. Алюминиевое тело.
Описание работы.
Пусть тело, например, стеклянная колба с водой, нагретой до некоторой температуры, находится в помещении, температура которого ниже температуры тела. Остывая, тело теряет энергию, отдавая ее воздуху помещения и подставке. Согласно закону теплоотдачи Ньютона, количество теплоты, теряемое телом в единицу времени, прямо пропорционально разности температур тела и воздуха.
Закон Ньютона записывается так:
Q = k(t - tк) (1)
где Q - количество теплоты, теряемое телом,
k - коэффициент теплоотдачи, численно равный количеству теплоты, теряемой телом за 1 минуту, отнесенной к разности температур между телом и окружающей средой,
t - температура нагретого тела,
tк - температура воздуха в помещении, время, в течение которого тело потеряло количество теплоты, равное Q.
- время, в течение которого тело потеряло это количество теплоты.
Построим график зависимости температуры от времени.
Рисунок 1.
Возьмем на нем две точки /1/ и /2/ на сравнительно небольшом расстоянии друг от друга, чтобы участок /1/ - /2/ графика был бы близок к прямой. На участке /1/ - /2/ тело потеряло количество теплоты
Q = (c1m1 + c2m2)(t1 - t2) (2)
где m1 - масса сосуда,
m2 - масса воды,
с1 - удельная теплоемкость сосуда (для алюминия с1 = 0,21 кал/г град ),
с2 - удельная теплоемкость воды (равна 1 кал/г град ),
t1 - температура тела в момент времени (точка /1/ на графике),
t2 - температура тела в момент времени (точка /2/ на графике).
Так как в формулах (1) и (2) левые части одинаковы, то приравниваем правые их части, тогда получим для коэффициента теплоотдачи следующее выражение:
k = ((c1m1 + c2m2)(t1 - t2))/(tср – tк) (3)
где tср = (t1 + t2) / 2 - среднее арифметическое температур t1 и t2.
ЗАДАНИЕ 1. Взвесить пустой алюминиевый сосуд. Налить в него нагретую до некоторой температуры воду, вставить термометр и построить график зависимости температуры сосуда с водой от времени, в течение которого оно остывает (время отсчитывать через каждые две минуты). После этого определить массу воды.
ЗАДАНИЕ 2. По построенному графику найти коэффициент теплоотдачи тела на нескольких /2/ - /3/ участках температур.
ЗАДАНИЕ 3. Положите в пустой сосуд алюминиевое тело известной массы, налейте горячей воды и повторите задания 1 и 2. Теперь масса m1 - масса сосуда и тела.
Поделитесь с Вашими друзьями: |
