№ 2. Изучение процесса теплообмена. Сравнить количество теплоты, отданное горячей водой, и полученное холодной водой при теплообмене. Налейте в измерительный цилиндр 100 мл холодной воды, а в калориметр — 100 мл горячей воды. Измерьте начальную температуру воды в калориметре и цилиндре. Перелейте холодную воду в калориметр, перемешайте и измерьте температуру смеси. Обработайте результаты измерений: определите массу воды по формуле m = ρV, плотность воды 1000 кг/м³; рассчитайте количество теплоты, отданное горячей водой при остывании до температуры смеси, и количество теплоты, полученное холодной водой при нагревании до этой температуры. Сравните результаты и сделайте вывод, указав на потери теплоты. Заполните таблицу 12: масса холодной воды m₁; её начальная температура t₁; масса горячей воды m₂; её начальная температура t₂; температура смеси t; количество теплоты, полученное холодной водой Q₁; количество теплоты, отданное горячей водой Q₂.

На фотографии нет результатов измерений. Ниже приведён условный пример: в реальной работе замените его данные своими.

Ход работы.

1. По объёму каждой порции воды 100 мл = 0,0001 м³ определяем массу: m = ρV = 1000 · 0,0001 = 0,1 кг.
2. Измеряем начальные температуры воды и температуру смеси после перемешивания. Для примера возьмём t₁ = 20 °C, t₂ = 60 °C и t = 38 °C.
3. Вычисляем количество теплоты, полученное холодной водой: Q₁ = c m₁(t − t₁) = 4200 · 0,1 · (38 − 20) = 7560 Дж.
4. Вычисляем количество теплоты, отданное горячей водой: Q₂ = c m₂(t₂ − t) = 4200 · 0,1 · (60 − 38) = 9240 Дж. Здесь c = 4200 Дж/(кг·°C) — удельная теплоёмкость воды.

Таблица 12. Условные данные:

В примере Q₂ больше Q₁ на 9240 − 7560 = 1680 Дж. Разность связана с передачей части теплоты калориметру и окружающей среде, а также с погрешностями измерений.

Вывод: горячая вода отдала больше теплоты, чем получила холодная; часть теплоты пошла на нагрев калориметра и окружающих тел.