Лабораторная работа № 2. Измерение удельной теплоёмкости вещества. По формуле теплового баланса определить удельную теплоёмкость цилиндра: Q₁ = Q₂; Q₁ = c₁m₁(t − t₁), Q₂ = c₂m₂(t₂ − t); c₂ = c₁m₁(t − t₁) / [m₂(t₂ − t)]. В таблице указаны: масса воды m₁ = 0,065 кг, масса цилиндра m₂ = 0,1 кг; начальная температура воды t₁, начальная температура цилиндра t₂ и общая температура после теплообмена t не заполнены. Найти c₂ и сформулировать вывод.

Цель: экспериментально определить удельную теплоёмкость вещества цилиндра.

Оборудование и материалы: калориметр с водой, металлический цилиндр, термометр, весы и приспособление для нагревания цилиндра.

Ход решения:

1. При теплообмене цилиндр отдаёт тепло, а вода получает его. Пренебрегая потерями тепла окружающей среде, записываем равенство: \(Q_{\text{воды}}=Q_{\text{цилиндра}}\).
2. Для воды \(Q_{\text{воды}}=c_{\text{воды}}m_1(t-t_1)\), для цилиндра \(Q_{\text{цилиндра}}=c_2m_2(t_2-t)\). Поэтому \(c_2=\dfrac{c_{\text{воды}}m_1(t-t_1)}{m_2(t_2-t)}\).
3. Массы из таблицы известны, но температуры не указаны. Поэтому численное значение по фактическому опыту найти нельзя. Ниже приведён условный образец расчёта; его температурные данные нужно заменить результатами измерений.

Условный образец заполнения таблицы:

Берём удельную теплоёмкость воды \(c_{\text{воды}}=4200\) Дж/(кг·°C) и подставляем условные значения:

\(c_2=\dfrac{4200\cdot0.065\cdot(40-20)}{0.1\cdot(100-40)}=910\) Дж/(кг·°C).

Условный вывод: в этом примере удельная теплоёмкость цилиндра составляет примерно 910 Дж/(кг·°C). Значение близко к табличному значению для алюминия, однако материал по такому условному расчёту достоверно определить нельзя. Для ответа по вашему опыту нужны измеренные значения \(t_1\), \(t_2\) и \(t\).