ВИЗНАЧЕННЯ СПЕЦИФІЧНОГО ТЕПЛА ТВЕРДОГО ТІЛА
ВИЗНАЧЕННЯ СПЕЦИФІЧНОГО ТЕПЛА ТВЕРДОГО ТІЛА
Принцип: Калориметрія - це частина термодинаміки, яка займається вимірюванням кількості тепла. Тепло - це форма енергії, яка обумовлена термічним збудженням і вимірюється в джоулях (Дж) або калоріях. Калорія - це кількість тепла, необхідне граму дистильованої води для підвищення температури на один градус, з 19,5 0 до 20,5 0 С. Калорія відповідає 4,18 джоулю в системі СІ. Кількість теплоти, яку отримує тіло, залежить від маси м його, від природи тіла, що характеризується характерною константою, що позначається c, і різниці температур t, яка становить:
Q = m. c. т
Звідси: c =; якщо m = 1 і t = 1 0, отримаємо, c = Q.
Отже, питома теплоємність - це кількість теплоти, необхідна одиниці маси в тілі, щоб підвищити його температуру на один градус. У системі CGS вона вимірюється в
= і в міжнародній системі = .
Питома теплоємність води становить 1 кал/г. грд = 4,18 Дж/кгг. Він набагато більший за більшість тіл. Добуток між питомою тепловою енергією і масою тіла називається калорійністю і позначається C = m.c. Добуток між питомою теплоємністю та молярною масою M називають питомою молярною теплою, CM = c.M або молярною теплою.
Питому теплоту тіла можна визначити кількома методами, найпростіший заснований на методі сумішей. Він заснований на теплообміні, який досягається контактом двох або більше тіл з різною температурою. Наприклад, якщо ми помістимо в калориметр з водою тіло, температура якого вища за температуру води, воно буде віддавати певну кількість тепла. На момент теплової рівноваги, згідно з принципами калориметра, діє рівність:
Q1 = Q2 - Q3, де Q1 являє собою кількість тепла, що виділяється теплішим тілом, Q2 - кількість тепла, поглиненого водою в калориметрі, і Q3 - кількість тепла, що поглинається калориметром, мішалкою та термометром.
де: m - маса тіла, що підлягає аналізу, m1 - маса води в калориметрі, m2 - маса калориметра, мішалки та термометра, c - питома теплоємність тіла, c1 - питома теплоємність води, c2 - питома теплоємність калориметра, термометра та мішалки, t2 - кінцева температура суміші (рівновага), t - початкова температура тіла, t1 - початкова температура води в калориметрі, мішалці, термометрі. Отже t> t2> t1.
Підставляючи значення для Q1, Q2 та Q3, отримуємо:
Калорійність калориметра (м2 с2) визначається заздалегідь і називається водним еквівалентом калориметра (позначений А).
Таким чином, ми можемо розрахувати питому теплоємність тіла, беручи до уваги значення водного еквівалента калориметра і той факт, що для води питома теплоємність дорівнює 1 кал/г градусу (або 4185 Дж/кг градуса), ми маємо:
c =
пристрої: Калориметричний посудину складається з циліндричної посудини B, вставленої в більшу посудину C і теплоізольованої.
Рис.4.1 Складові частини калориметра.
- Точно відмірена кількість води, m1, вводиться в калориметр.
- Виміряйте температуру води в калориметрі t1 (або за допомогою ртутного термометра, або за допомогою електричного термометра)
- Тіло зважують; потім помістіть у каструлю з окропом, де вона залишається на кілька хвилин.
- Вимірюється температура окропу, яка представляє початкову температуру тіла t.
- Швидко вставте нагріте тіло в калориметр, повільно струшуючи воду з калориметра.
- Слідуйте вказівкам термометра. Коли воно нерухомо, значення зчитується. Це кінцева температура суміші, t2.
Для визначення питомої теплоти тіла введіть дані у наведеному вище співвідношенні. Вимірювання та розрахунки будуть виконуватися для різних матеріалів: заліза, свинцю, алюмінію, сплавів.
Результати наведені в наступній таблиці:
(кал/г) g g 0 C 0 C 0 C (кал/г. град)