Лабораторная работа № 2. Измерение удельной теплоёмкости твёрдого тела. Указания к работе: 1. Налейте в калориметр воду массой 100–150 г комнатной температуры. Измерьте её температуру. 2. Нагрейте металлический цилиндр в сосуде с горячей водой. Измерьте его начальную температуру (это температура и будет начальной температурой воды в калориметре). Затем опустите его в калориметр после отсчёта температуры воды. 3. Измерьте температуру воды в калориметре после опускания цилиндра. 4. С помощью весов определите массу металлического цилиндра и предварительно обсудите его материал.

В условии нет результатов измерений, поэтому приведён условный пример. Примем, что в калориметре было 150 г воды при 20 °C, масса металлического цилиндра — 100 г, температура нагретого цилиндра — 100 °C, а общая температура после погружения — 30 °C. Для расчёта используем удельную теплоёмкость воды c_в = 4200 Дж/(кг·°C). Теплообменом с калориметром и окружающей средой пренебрежём.

1. Записываем данные в единицах СИ: масса воды m_в = 0,15 кг; масса цилиндра m_ц = 0,1 кг; температура воды t_в = 20 °C; температура цилиндра t_ц = 100 °C; конечная температура t = 30 °C.
2. Вычисляем количество теплоты, полученное водой: Q_в = c_вm_в(t − t_в) = 4200 · 0,15 · (30 − 20) = 6300 Дж.
3. Считаем, что цилиндр отдал воде такое же количество теплоты: Q_ц = Q_в = 6300 Дж.
4. Находим удельную теплоёмкость вещества цилиндра из формулы Q_ц = c_цm_ц(t_ц − t): c_ц = Q_ц / [m_ц(t_ц − t)] = 6300 / [0,1 · (100 − 30)] = 900 Дж/(кг·°C).

Полученное значение близко к табличной удельной теплоёмкости алюминия (около 900 Дж/(кг·°C)), поэтому в условном примере цилиндр может быть алюминиевым. В реальном опыте вычислите значение по собственным измерениям; теплоёмкость калориметра и теплопотери могут повлиять на результат.

Условный результат: удельная теплоёмкость цилиндра составляет 900 Дж/(кг·°C); предполагаемый материал — алюминий.