1. Налейте, используя измерительный цилиндр, в калориметр 100 мл горячей воды, а в стакан — 100 мл холодной. Измерьте начальную температуру сначала холодной воды, а затем горячей. 2. Не вынимая термометр из горячей воды, осторожно вылейте холодную воду из стакана в калориметр. Перемешайте воду термометром и измерьте температуру смеси. 3. Обработка результатов измерений. Результаты прямых измерений с учётом абсолютной погрешности, равной цене деления шкалы термометра, запишите в таблицу 12. Результаты вычислений записывайте без учёта погрешности. Таблица 12: масса холодной воды m₁, кг; начальная температура холодной воды t₁, °C; масса горячей воды m₂, кг; начальная температура горячей воды t₂, °C; температура смеси t, °C; количество теплоты, полученное холодной водой, Q₁, Дж; количество теплоты, отданное горячей водой, Q₂, Дж. 4. Массу воды определите по формуле m = ρV, зная, что плотность воды 1000 кг/м³. 5. Рассчитайте количество теплоты, отданное горячей водой при остывании до температуры смеси, и количество теплоты, полученное холодной водой при нагревании до той же температуры. 6. Сравните количество теплоты, отданное горячей водой и полученное холодной водой при теплообмене. 7. Сделайте вывод и обоснуйте его.

1–3. Заполнение таблицы

Числовые показания термометра на фотографии отсутствуют, поэтому температуры холодной воды, горячей воды и смеси нужно взять из собственных измерений. Для каждого прямого измерения погрешность равна цене деления шкалы термометра.

4. Расчёт масс воды. Объём каждой порции: \(V=100\text{ мл}=0.0001\text{ м}^3\).

По формуле \(m=\rho V\):

\(m_1=m_2=1000\cdot0.0001=0.1\text{ кг}\).

5. Расчёт количества теплоты. Удельная теплоёмкость воды \(c=4200\text{ Дж/(кг·°C)}\).

Холодная вода получает тепло при нагревании:

\[Q_1=cm_1(t-t_1)=4200\cdot0.1\cdot(t-t_1)=420(t-t_1)\text{ Дж}.\]

Горячая вода отдаёт тепло при охлаждении:

\[Q_2=cm_2(t_2-t)=4200\cdot0.1\cdot(t_2-t)=420(t_2-t)\text{ Дж}.\]

После подстановки измеренных значений \(t_1\), \(t_2\) и \(t\) получаются конкретные значения \(Q_1\) и \(Q_2\).

6–7. Сравнение и вывод. В идеальном случае \(Q_1=Q_2\): количество теплоты, полученное холодной водой, равно количеству теплоты, отданному горячей водой. В реальном опыте обычно \(Q_2>Q_1\), потому что часть теплоты получает калориметр и теряется при теплообмене с окружающей средой. Расхождение объясняется погрешностями измерений и тепловыми потерями.