Зміст
Питома теплоємність металу
цілі
- Визначити питому теплоємність міді (Cu).
- Перевірте експериментально нульовий закон термодинаміки.
Вступ
Різні речовини вимагають різної кількості тепла, щоб викликати певну зміну їх температури. Наприклад, для підвищення температури води на одну кількість температури потрібно приблизно в 10 разів більше тепла, ніж для підвищення температури міді на цю саму величину. Така поведінка матеріалів кількісно характеризується питомою теплоємністю, тобто кількістю тепла, необхідною для підвищення температури речовини на 1 ° С. Таким чином, вода має більш високе значення питомого тепла, ніж мідь.
Питома теплоємність матеріалу характерна для кожної речовини і залежить від його внутрішньої структури. Як видно з визначення, питома теплоємність даної речовини може бути визначена шляхом подачі відомої кількості теплоти до даної масової кількості речовини та належним чином фіксування зміни її температури. Метою цього експерименту є визначення питомої теплоти певного матеріалу методами калориметрії.
Теорія
Варіація температури речовини пропорційна кількості тепла, яке додається або виділяється з неї, тобто:
Написано як рівняння
Де константою пропорційності називають теплоємність речовини.
Однак кількість тепла, необхідна для зміни температури предмета, також пропорційна його масі, тому зручно визначити кількість, яка називається питомою теплоємністю (або питомою тепловою здатністю)
що є теплоємністю на одиницю маси речовини. Таким чином, рівняння (1) можна записати як:
Де питома теплота - це кількість тепла (у калоріях), необхідна для підвищення температури 1 граму речовини на 1 градус Цельсія.
Насправді калорія - це одиниця тепла, яка визначається як кількість тепла, необхідного для підвищення температури води на 1 ° С. За визначенням вода має питому теплоємність .
У таблиці нижче наведені значення питомих температур для деяких матеріалів.
Питому теплоємність матеріалу можна визначити експериментально, вимірюючи зміну температури, яку певна маса матеріалу демонструє при подачі певної кількості тепла. Це можна зробити опосередковано за допомогою процедури калориметрії, відомої як спосіб змішування. Різні речовини при різних температурах приводяться в тепловий контакт, гарячі речовини доставляють тепло холодним речовинам, поки всі речовини не досягнуть загальної температури рівноваги.
Якщо система ізолюється таким чином, що вона не може обмінюватися теплом із навколишнім середовищем, через збереження енергії кількість тепла, втраченого гарячими речовинами, є таким самим, як тепла, отримане холодними речовинами.
У цьому експерименті гаряча вода додається в калориметр (термоскло), що містить металеву планку, потім калориметр струшують протягом декількох секунд, поки система не досягне теплової рівноваги. Зверніть увагу, що функцією калориметра є ізоляція системи для зменшення втрат тепла. Однак його теплоємність невідома, тому її слід спочатку виміряти.