№ 2. Определение удельной теплоёмкости твёрдого тела. Цель работы: определить удельную теплоёмкость металлического цилиндра. Приборы и материалы: цилиндр, калориметр, термометр, весы, набор гирь, стакан с водой, металлический цилиндр, нагреватель. Указания к работе: 1. Налейте в калориметр воду массой 100–150 г комнатной температуры. Измерьте температуру воды. 2. С помощью весов определите массу металлического цилиндра. 3. Нагрейте цилиндр в сосуде с горячей водой. Измерьте её температуру (эта температура приблизительно равна температуре цилиндра). Затем опустите его в калориметр с водой. 4. Измерьте температуру воды в калориметре после опускания цилиндра.

На фото указания к работе заканчиваются измерением установившейся температуры; для определения удельной теплоёмкости также нужно рассчитать количество теплоты, полученное водой, и приравнять его к количеству теплоты, отданному цилиндром (пренебрегая теплоёмкостью калориметра и потерями). Поскольку фактические измерения не приведены, ниже — условный пример; замените его данные своими.

Условные данные: масса воды — 150 г = 0,15 кг; начальная температура воды — 20 °C; масса металлического цилиндра — 100 г = 0,10 кг; начальная температура цилиндра — 100 °C; конечная температура воды и цилиндра — 25 °C. Удельная теплоёмкость воды c_в = 4200 Дж/(кг·°C).

1. Вода получает количество теплоты Q_в = c_вm_в(t − t_в) = 4200 · 0,15 · (25 − 20) = 3150 Дж.
2. Цилиндр отдаёт количество теплоты Q_ц = c_цm_ц(t_ц − t).
3. Принимая, что теплота, отданная цилиндром, равна теплоте, полученной водой: c_ц = Q_в / [m_ц(t_ц − t)] = 3150 / [0,10 · (100 − 25)] = 420 Дж/(кг·°C).

Ответ: в условном примере удельная теплоёмкость материала цилиндра равна 420 Дж/(кг·°C). Значение ориентировочное: в реальном опыте часть теплоты получает калориметр и теряется в окружающей среде.