В данной лабораторной работе целью является определение удельной теплоты плавления льда с использованием уравнения теплового баланса.
Для проведения работы необходимо следующее оборудование:
* Калориметр.
* Сосуд с тающим льдом.
* Сосуд с водой.
* Весы лабораторные.
* Термометр.
Краткая теория
Плавление — это процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое, сопровождающийся поглощением энергии. Количество теплоты, необходимое для плавления единицы массы вещества при температуре плавления, называется удельной теплотой плавления (λ, измеряется в Дж/кг).
Удельную теплоту плавления льда можно определить калориметрическим способом. Для этого в калориметр с водой погружают кусочек льда. Согласно уравнению теплового баланса:
$$Q_{отд} = Q_{пол}$$,
где отдает теплоту горячая вода (Qотд), а получают теплоту (Qпол) лёд и образовавшаяся изо льда вода.
В процессе теплообмена отдает теплоту горячая вода:
$$Q_{отд} = c_в m_в (t_в - t_{кон})$$,
где:
* (c_в) — удельная теплоемкость воды (из таблицы, обычно 4190 Дж/(кг·°C));
* (m_в) — масса воды;
* (t_в) — начальная температура воды;
* (t_{кон}) — конечная установившаяся температура.
Лед и образовавшаяся изо льда вода получают теплоту (Qпол), при этом лед плавится (Qл) и образовавшаяся изо льда талая вода нагревается (Qтв):
$$Q_{пол} = Q_л + Q_{тв}$$
$$Q_л = \lambda m_{л}$$
$$Q_{тв} = c_в m_{л} (t_{кон} - t_{л})$$,
где:
* (λ) — удельная теплота плавления льда;
* (m_л) — масса льда (талой воды);
* (t_{л}) — начальная температура льда (0 °C).
Порядок выполнения работы
1. Во внутренний сосуд калориметра налить 100-150 см³ воды (Vв). Результат перевести в СИ.
2. Измерить начальную температуру воды (t_в).
3. Взять небольшой кусочек льда, взвесить его (mл) и опустить в воду. Когда весь лед расплавится, отметить самую низкую установившуюся температуру (t_{кон}).
4. Производим расчеты по формуле: (формула отсутствует на изображении)
5. Используя данные опыта, составить уравнение теплового баланса и определить удельную теплоту плавления льда.
6. Сравнить полученный результат с табличным, и вычислить абсолютную погрешность измерений.
7. Вычислить относительную погрешность измерений:
$$\varepsilon = \frac{{\Delta \lambda}}{{\lambda}} \cdot 100\%$$
8. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.
9. Вывод