Сравнение количеств теплоты при теплообмене. кол-во теплоты, отданное горячей водой

Лабораторная работа № 2

Цель работы: определить и полученное холодной водой при теплообмене, и объяснить полученный результат.

Приборы и материалы:

С помощью какого термометра - 1 или 2- показания температуры будут более точными?_____________________________

Ход работы.

Осторожно! Горячая вода! Стекло! Будьте осторожны при работе с горячей водой. Не разливайте воду - возможны ожоги. Будьте осторожны при работе со стеклянной посудой (термометр, стакан, мензурка). Помните, стекло - хрупкий материал, легко трескается при ударах и резкой перемене температуры. Ртуть, содержащаяся в термометре, ядовита! Снимайте данные, не вынимая термометр из жидкости! На столе не должно быть никаких посторонних предметов.

1. Подготовка и проведение эксперимента.

1. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.

1. Вычисления:

Q 1 = c ∙ m ∙( t 1 - t

Q 2 = c ∙ m ∙( t - t 2 )=_______________________________ ____________________________________________

Вывод:

1. Почему количества теплоты Q 1 и Q 2 не равны?
2. Q 1 было бы равно Q 2 ?

Просмотр содержимого документа
«Лабораторная работа № 2 "Сравнение количеств теплоты при смешивании воды разной температуры" для 8 класса»

Лабораторная работа № 2

Сравнение количеств теплоты при смешивании воды разной температуры.

Цель работы:

Приборы и материалы: калориметр, измерительный цилиндр, термометр, стакан.

Тренировочные задания и вопросы.

1.Вспомните, как определяется цена деления шкалы прибора. Определите цену деления термометров.

С помощью какого термометра – 1 или 2- показания температуры будут более точными?_____________________________

Ход работы.

Правила техники безопасности.

Осторожно! Горячая вода! Стекло! Будьте осторожны при работе с горячей водой. Не разливайте воду – возможны ожоги. Будьте осторожны при работе со стеклянной посудой (термометр, стакан, мензурка). Помните, стекло – хрупкий материал, легко трескается при ударах и резкой перемене температуры. Ртуть, содержащаяся в термометре, ядовита ! Снимайте данные, не вынимая термометр из жидкости! На столе не должно быть никаких посторонних предметов.

Подготовка и проведение эксперимента.

Налейте в калориметр горячую воду массой 100 г.

Налейте в стакан холодную воду массой 100 г.

Измерьте температуру горячей и холодной воды. Все результаты запишите в таблицу.

Осторожно влейте холодную воду в сосуд с горячей водой, перемешайте термометром смесь и измерьте ее температуру.

Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.

Вычисления:

Q 1 = c ∙ m ∙( t 1 - t )=________________________________

____________________________________________

Удельная теплоемкость воды с = 4200

Q 2 = c ∙ m ∙( t - t 2 )=_______________________________
____________________________________________

Сравните количество теплоты, отданное горячей водой и, количество теплоты, полученное холодной водой, и сделайте вывод.

Вывод:

Почему количества теплоты Q 1 и Q 2 не равны?

Чем вызваны потери количества теплоты? Назовите все факторы.

При каком условии количества теплоты Q 1 было бы равно Q 2 ?

Сравнение количеств теплоты при смешивании воды разной температуры.

Цель работы: определить количество теплоты, отданное горячей водой и полученное холодной при теплообмене. Объяснить полученный результат.

Из учебника мы знаем, что при теплопередаче происходит переход энергии от одних тел к другим путем теплопроводности, излучения или конвекции. Энергия, которую получает или отдает тело при теплопередаче, называется количеством теплоты. Мы знаем также, что количество теплоты, необходимое для нагревания тела (или выделяемое им при остывании), зависит от рода вещества, из которого оно состоит, от массы этого тела и от изменения его температуры.

Итак, понятно, что в процессе теплопередачи между двумя телами их температуры стремятся уравняться. Тело с более высокой температурой отдает некоторое количество теплоты, а тело с более низкой температурой получает это количество теплоты. Причем в идеальных условиях, когда два этих тела абсолютно изолированы от всего на свете, переданное количество теплоты должно быть равно полученному согласно закону сохранения энергии.

Однако, условия проводимого нами эксперимента безусловно далеки от идеальных. От горячей воды тепло передается не только холодной воде, но и калориметру, термометру, окружающему воздуху. Тем не менее, хотя мы и не получим входе эксперимента полного соответствия отданного количества теплоты полученному, эти показатели, если эксперимент выполнен аккуратно, должны быть близки. Ход работы описан в учебнике.

Пример выполнения работы.

Вычисления:

Количество теплоты, отданное горячей водой - 12600Дж.

Количество теплоты, полученное холодной водой - 10920Дж.

Вывод: Количество теплоты, полученное холодной водой близко к количеству теплоты, отданному горячей водой, что, с учетом далеких от идеальных условий эксперимента, можно считать равенством.

Контрольные вопросы:

1) Как определялась в эксперименте масса воды?

Через плотность по формуле m=pV, т.е. косвенно, без использования весов. Так как плотность воды 1 г/см 3 , то масса 100 мл = 100 см 3 будет 100г = 0,1 кг

2) Почему калориметр имеет двойные стенки?

Чтобы меньше терялась теплота в окружающую среду

3) Почему холодную воду надо брать комнатной температуры?

Чтобы её температура не изменялась из-за влияния воздуха в кабинете, т.к. она же не в калориметре

4) Будут ли равными изменения температуры и количество отданной и принятой теплоты, если использовать неравные массы теплой и холодной воды?

Изменения температуры не будут одинаковыми, а количество отданной и принятой теплоты будут равны

Суперзадание: объясните, как влияет на полученные результаты участие в теплообмене калориметра. Всегда ли можно этим влиянием пренебречь?

Ответ: Уравнение теплового баланса строго выполняется только в том случае, если система теплоизолирована. Хотя калориметр снижает потери энергии, связанные с теплопередачей в окружающую среду, тем не менее они остаются. Кроме того, есть потери за счёт теплообмена между водой и калориметром. Поэтому количество теплоты, одданное теплой водой, будет всегда больше, чем количество теплоты, полученное холодной водой. Если тёплую воду вливать в холодную, то различие между Q отд и Q пол будет больше, чем в случае, когда холодную воду добавляют в тёплую. Это обусловлено тем, что в первом случае потери энергии в окружающую среду будут частично скомпенсированы за счёт количества теплоты, которое холодной воде передают калориметр и термометр.

мы знаем, что внутреннюю энергию тела можно изменить не только за счет работы, но и за счет нагревания тела. при этом процесс передачи энергии от одного тела к другому без совершения работы называют теплообменом. изменение внутренней энергии при теплообмене называют полученной или
отданной теплотой. мы знаем также, что количество теплоты, необходимое для нагревания тела (или выделяемое им при охлаждении), зависит от рода вещества, из которого оно состоит, от массы этого тела и от изменения его температуры:

измерить количество переданной теплоты можно в калориметрах. это устройство мы будем использовать в этой работе.
калориметр состоит из двух сосудов: внутреннего и внешнего. внешний сосуд должен предохранять внутренний от потери тепла за счет теплообмена с окружающей средой. сверху оба сосуда закрываются крышкой с установленным на ней термометром.
если в калориметр налить воды массой m 1 при температуре а затем еще добавить воды массой m 2 при температуре t 2 , то в сосуде начнется теплообмен, а спустя некоторое время установится состояние теплового равновесия. при этом обе части воды будут иметь одну и ту же температуру t, и количество теплоты, отданное горячей водой, равно количеству теплоты, полученной холодной водой. последнее утверждение составляет смысл уравнения теплового баланса:


пример выполнения работы:

вычисления:

количество теплоты, отданное горячей водой:

Цели урока:

Образовательные : обобщить и повторить знания учащихся о таких понятиях как температура, внутренняя энергия, количество теплоты; о способах изменения внутренней энергии; о видах теплообмена; о законе сохранения энергии. Повысить результативность учебного процесса.

Развивающие: сформировать умения наблюдать, анализировать, сравнивать результаты лабораторной работы, делать выводы, формулировать закон сохранения энергии, определение количества теплоты; проводить измерения физическими приборами и анализировать результаты.

Воспитательные : показать применение знаний в быту и технике; воспитать трудолюбие, терпение, упорство, которые пригодятся для выполнения всякой серьезной работы, повысить трудовую и творческую активность учащихся.

Ход урока.

1. Организационный этап: (взаимное приветствие учителя и учащихся, проверка подготовленности учащихся к уроку, организация внимания).

Учитель . Сегодня на уроке, ребята, нам предстоит вспомнить и закрепить понятия связанные с изменением внутренней энергии тел, выполнить лабораторную работу № 1, в которой будем сравнивать количества теплоты при смешивании воды разной температуры, объяснять и делать выводы по результатам опытов. Работа предстоит большая, но интересная, и я надеюсь, что все вы прекрасно справитесь с ней.

2. Домашнее задание. Так как на следующем уроке мы будем продолжать обобщать и повторять знания по теме: «Тепловые явления», дома вы читаете и готовитесь к лабораторной работе №2 стр.169 и повторяете §. Также прошу вас заполнить таблицу (таблица раздаётся каждому ученику) .

Сегодня на уроке мне нужны помощники. Раздаю списки и прошу отметить в них отвечающих на вопросы учеников.

3. Актуализация знаний. На прошлых уроках мы изучили такое понятие, как внутренняя энергия, а также рассмотрели способы её изменения.

Какие способы изменения внутренней энергии вы знаете?

Подробнее мы остановимся на теплообмене (теплопередаче).

Какие виды теплопередачи вы знаете?

Сейчас я вам предложу простые опыты, а вы попытаетесь объяснить их, пользуясь своими знаниями.

1) Несгораемая бумага (нужно обмотать плотно железную гирю бумажной полоской, внести в пламя свечи, огонь будет лизать бумагу, закоптит её, но не сожжет до тех пор, пока гиря не раскалится).
2) Зажигаю спичку при трении о коробок и поместив ее в пламя свечи.

Чем отличаются эти процессы и что в них общего?

В процессе теплопередачи внутренняя энергия тел изменяется.

Что такое количество теплоты?
По какой формуле мы можем вычислить количество теплоты, необходимое для нагревания тела или выделяемое им при охлаждении?
Назовите физические величины, которые входят в формулу.

4. Составление плана выполнения лабораторной работы №1.

Те теоретические знания, которые нам пригодятся сегодня для выполнения лабораторной работы, мы повторили. Прошу моих помощников подвести итоги по блиц - опросу.

Выделяются наиболее активные ученики, учитель ставит им оценки. Более точные итоги будут подведены на следующем уроке после проверки лабораторной работы.

По ходу выполнения лабораторной работы вы будете вести записи, которые фиксируют протекание процесса и полученные данные.
Перед вами находится форма отчета по данной практической работе, которую вы будете заполнять после моих объяснений (приложение 1). Для тех, кому трудно воспринимать информацию на слух, откройте учебник на странице 169. Один отчет на двоих. Работу выполняете вдвоем, заполняете один отчет.

Перед выполнением лабораторной работы проводится инструктаж по технике безопасности.
Учащиеся ставят свою подпись на бланке отчета, учитель и староста в журнале по технике безопасности.

1) Начнем мы с постановки цели нашей практической работы.

Цель работы: определить количество теплоты, отданное горячей водой и полученное холодной при теплообмене, и объяснить полученный результат, пользуясь законом сохранения энергии.

Какую физическую величину нужно измерить?
В каких единицах измеряется количество теплоты?

2) Решаем, какой способ измерения (прямой или косвенный) будем использовать.

3) Подбираем необходимые приборы, повторяем правила работы с ними:

Термометр;
- калориметр.

Масса горячей и холодной воды задана (100г – перевести в кг).
Термометр:
пределы измерения – нижний предел: 0оС
верхний предел: 100оС
цена деления: 1оС/дел.
Из каких частей состоит калориметр и в чем заключается его особенность?

4) Определяем правила снятия показаний с термометра.

Для наглядности демонстрируется электронная версия лабораторной работы №1. Во время просмотра задаются вопросы:

1. Чтобы вы изменили в последовательности выполнения работы?
2. Почему наливаем холодную воду в горячую?

5) Записываем результаты измерений в таблицу.

6) Математически обрабатываем данные(производим вычисления).
Ученик записывает на доске формулы для горячей и холодной воды.

7) Отвечаем на контрольные вопросы.

8) Делаем выводы.

В отчете о выполнении лабораторной работы выделено три уровня заданий.

Выполнен первый уровень – оценка три;
выполнены первый и второй уровень – оценка четыре;
выполнены все предложенные уровни – отличная оценка.

5. Выполнение лабораторной работы по плану.

6. Выполнение теста (на отдельную оценку) учениками, справившимися с практической работой досрочно.

7. Уборка оборудования, наведение порядка на рабочих местах.