№ 1. Сравнение количеств теплоты при смешивании воды разной температуры. Цель работы: определить количество теплоты, отданное горячей водой и полученное холодной при теплообмене, и объяснить полученный результат. Указания к работе: 1. Налейте в калориметр горячую воду массой 100 г, а в стакан — столько же холодной. Измерьте температуры холодной и горячей воды. Горячую воду нужно наливать во внутренний сосуд калориметра, вставленный во внешний сосуд. 2. Осторожно влейте холодную воду в сосуд с горячей водой, помешайте термометром полученную смесь и измерьте её температуру. 3. Рассчитайте количество теплоты, отданное горячей водой при остывании до температуры смеси, и количество теплоты, полученное холодной водой при её нагревании до этой же температуры. 4. Сравните количества теплоты, отданное горячей водой, с количеством теплоты, полученным холодной водой, и сделайте соответствующий вывод. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу: масса горячей воды m₂; начальная температура горячей воды t₂; температура смеси t; количество теплоты, отданное горячей водой Q₂; масса холодной воды m₁; начальная температура холодной воды t₁; количество теплоты, полученное холодной водой Q₁.

Изображение содержит лабораторную инструкцию, но не содержит результатов измерений. Поэтому ниже приведён условный пример: реальные измерения нужно подставить вместо выбранных значений.

Пусть массы обеих порций воды равны 100 г, температура горячей воды — 60 °C, холодной — 20 °C, температура смеси — 38 °C. Для воды используем удельную теплоёмкость 4200 Дж/(кг·°C).

Переведём массы в килограммы: 100 г = 0,1 кг.

Количество теплоты, отданное горячей водой при охлаждении до температуры смеси:

\(Q_2=cm_2(t_2-t)=4200\cdot0.1\cdot(60-38)=9240\) Дж.

Количество теплоты, полученное холодной водой при нагревании до температуры смеси:

\(Q_1=cm_1(t-t_1)=4200\cdot0.1\cdot(38-20)=7560\) Дж.

В условном опыте \(Q_2>Q_1\): горячая вода отдала больше теплоты, чем получила холодная. Разница связана с тем, что часть теплоты нагрела калориметр и окружающую среду.

Ответ: в идеальном теплообмене отданное горячей водой количество теплоты равно полученному холодной водой; в реальном опыте значения могут различаться из-за теплообмена с калориметром и окружающей средой.