Определение содержания воды в снегу для лепки «Снежной бабы»
Теоретическое исследование: учащиеся должны иметь представления об агрегатных состояниях вещества, условия перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое, уметь использовать формулы для расчета количества теплоты, поглощаемого при нагревании вещества и при его плавлении, а также выделяемого при охлаждении вещества; закрепление правила знаков для поглощенного и выделившегося тепла; использование уравнения теплового баланса для решения экспериментальной задачи .
Цель: определить процентное содержание воды в снеге для лепки «Снежной бабы».
Оборудование: калориметр со снегом, мензурка с горячей водой, термометр, измерительный цилиндр.
Ход эксперимента.
Примечание: чтобы эксперимент удался, калориметр с мокрым снегом до опыта должен быть закрыт пробковой крышкой. Температура горячей воды должна быть достаточно высока: чем она ниже, тем больше горячей воды потребуется. Температуру горячей воды следует измерить непосредственно перед переливанием в калориметр. Перелив горячую воду в калориметр, его следует снова закрыть крышкой.
– измерение температуры снега t1(убедитесь, что она равна 00C) ;
– измерение объема горячей воды V2 и ее температуры t2;
– измерение конечной температуры смеси t (влить горячую воду в калориметр со снегом и, и только когда весь снег растает, произвести измерение);
Примечание: можно ли пренебречь теплом, идущим на нагревание внутреннего стаканчика калориметра?
Удельная теплоемкость алюминия в 4,8 раза меньше удельной теплоемкости воды. При одинаковых массах мокрого снега и стаканчика калориметра на нагревание стаканчика требуется тепла в 4,8 раза меньше, чем на нагревание воды. Кроме того, большое количество тепла поглощается при таянии снега, если массы мокрого снега и стаканчика одинаковы, то без учета поглощаемого стаканчиком количества теплоты погрешность расчета может составить до 10%. Чем больше масса мокрого снега по отношению к массе стаканчика, тем погрешность меньше.
– определение общего объема воды Vобщ. (перелить всю воду из калориметра в измерительный цилиндр);
– вычисление объема талой воды: V1 = Vобщ. - V2;
– расчет количества теплоты, отданного горячей водой:,
ρ=1000 кг/м3 - плотность воды, Свода=4200 Дж/(кг ∙˚С)- ее удельная теплоемкость;
– расчет количества теплоты, поглощенного талой водой:;
– определение количества теплоты Q, затраченного на таяние снега:
Q+ Q1+Q2=0, откуда Q= - ( Q1+ Q2);
– вычисление массы снега в мокром снеге:;
– определение процентного содержания воды в снеге:
Проанализируйте ход выполнения работы. Как изменился бы результат, если бы потерь тепла в окружающее пространство удалось избежать? Вывод.
Температура мокрого снега t1,˚C Температура горя- чей воды t2 , ˚C Объем горя- чей воды V2, м3 Температура смеси t, ˚C Общ. объем воды Vоб , м3 Объем растаявшего снега V1, м3 Кол-во теп- лоты отдан ной горячей водой Q2, Дж Кол-во теплоты, полученное холод- ной водой Q1 , Дж Кол-во теплоты пошедшее на таяние снега Q, Дж Масса снега в мокр. снеге m, кг Содержание воды в мокром снеге ,% 0 70 8×10-5 7 13,5×10-5 6 ×10-5 21168 1764 22932 0,0674 26
Комментарии