Виртуальная л/р по физике. Определение удельной теплоты плавления льда

• Тема видео: определение удельной теплоты плавления льда.  

• Цель работы: использовать уравнение теплового баланса для определения удельной теплоты плавления льда.  

• Оборудование: калориметр с водой, чаша со льдом, два термометра, электронные весы, блок управления.  

• Удельная теплота плавления — это количество теплоты, необходимое для превращения одного килограмма вещества из твёрдого состояния в жидкое при температуре плавления.  

• Единица измерения удельной теплоты плавления в СИ — джоуль на килограмм.  

• В калориметре находится тёплая вода объёмом V и температурой T0.  

• В калориметр помещается лёд массой mL и температурой T.  

• После плавления льда температура смеси в калориметре становится T.  

• Уравнение теплового баланса: Qпл = λmL + cmLΔT + CVΔT0 - CVΔT0, где Qпл — теплота плавления, λ — удельная теплота плавления льда, mL — масса льда, CmL — удельная теплоёмкость льда, CV — удельная теплоёмкость воды, T0 — начальная температура воды, T — конечная температура смеси.  

• Установить начальную температуру льда T.  

• Измерить массу льда mL на электронных весах.  

• Установить параметры воды: объём V и температуру T0.  

• Поместить лёд в тёплую воду в калориметре, запустить блок управления и следить за показаниями термометра.  

• После полного расплавления льда измерить конечную температуру воды T.  

• Определить удельную теплоту плавления льда λL по формуле.  

• Определить абсолютную погрешность измерений ΔλL = |λL - λT| и относительную погрешность ελL = ΔλL / λT * 100%.  

• Начальная температура льда — −10 °C, масса — 0,479 кг, удельная теплоёмкость льда — 2100 Дж/кг·°C.  

• Объём воды — 3 литра, начальная температура — 60 °C, удельная теплоёмкость воды — 4200 Дж/кг·°C.  

• Масса калориметра — 0,2 кг, удельная теплоёмкость калориметра — 100 Дж/кг·°C.  

• Используем формулу: $\delta \lambda_L = \lambda_L - \lambda_T \ по модулю$.  

• Подставляем значения: $\delta \lambda_L = 334.876 - 333.5 = 1.376 \cdot 10^{-3} \ кг \cdot Дж/кг$.  

• Формула для расчёта относительной погрешности: $\epsilon \lambda = \frac{\delta \lambda_L}{\lambda_T} \cdot 100%$.  

• Подставляем значения: $\epsilon \lambda = 1.376 / 333.5 = 0.00413 \%$.  

• Теплоёмкость тела: количество теплоты, изменяющее температуру тела на 1 °C.  

• Удельная теплоёмкость вещества: количество теплоты, необходимое для изменения температуры вещества массой 1 кг на 1 °C.  

• Уравнение теплового баланса: закон сохранения энергии при теплообмене.  

• Помешивание воды в калориметре: выравнивание температуры по всему объёму сосуда.  

• Определена удельная теплота плавления льда: $\lambda_L = 334.876 ± 1.376 \cdot 10^{-3} \ кг \cdot Дж/кг$.  

• Вычислены абсолютная и относительная погрешности измерений.  

• Сравнение с табличным значением: $\lambda_T = 333.5 \ кг \cdot Дж/кг$.  

• Результаты эксперимента и табличное значение приблизительно совпадают: $\lambda_L \approx \lambda_T$.  

• Благодарность за внимание.