№ 2. Изучение процесса теплообмена. Цель работы: сравнить количество теплоты, отданное горячей водой и полученное холодной водой при теплообмене. Указания к работе: 1) Налейте в калориметр 100 мл горячей воды, а в стакан — 100 мл холодной. Измерьте начальную температуру 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) Запишите результаты прямых измерений в таблицу 12. 4) Определите массу воды 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 количества теплоты, сделайте вывод и обоснуйте его. Укажите в выводе, что часть теплоты теряется.

Фактические показания измерений на фото не приведены, поэтому ниже — условный пример. Его числа нужно заменить результатами опыта.

Для примера примем: объём каждой порции воды — 100 мл = 0,0001 м³; начальная температура холодной воды — 20 °C, горячей — 60 °C, смеси — 40 °C.

Масса каждой порции: \(m=\rho V=1000\cdot0{,}0001=0{,}1\) кг.

Используем удельную теплоёмкость воды \(c=4200\) Дж/(кг·°C): количество теплоты вычисляем по формуле \(Q=cm\Delta t\).

Холодная вода получила: \(Q_1=4200\cdot0{,}1\cdot(40-20)=8400\) Дж.

Горячая вода отдала: \(Q_2=4200\cdot0{,}1\cdot(60-40)=8400\) Дж.

Условно заполненная таблица 12:

В идеальном расчёте количества теплоты равны. В реальном опыте они могут различаться: часть теплоты передаётся калориметру и окружающему воздуху, а также возможна погрешность измерений.

Ответ: в условном примере холодная вода получила 8400 Дж, а горячая отдала 8400 Дж; в реальном опыте часть теплоты теряется для воды.