ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ТЕПЛОТЫ ПАРООБРАЗОВАНИЯ ЖИДКОСТИ
Описание установки. На подставке чёрного цвета стоит калориметр с жидкостью, название которой компьютер выбирает для вас случайным образом, и удельную теплоту парообразования которой вам необходимо определить. Под калориметром находится плошка для горючего. КПД установки примем за 50% (здесь сюда входят и потери тепла на нагревание калориметра). Правее расположен термометр, измеряющий температуру в калориметре. Вообще-то он должен быть опущен в калориметр, но для удобства размещения мы его поместили несколько в стороне. Ещё правее - поле для графика температуры.
Кнопкой "ПУСК" можно поджечь пламя под калориметром. Тогда жидкость начнёт нагреваться и вскоре закипит, термометр будет показывать её температуру, а графопостроитель будет отображать эти данные на графике по вертикальной оси. По горизонтальной оси будет откладываться время в условных минутах. Мы ускорили процесс в 60 раз, чтобы вам не пришлось слишком долго ждать итоговых результатов.
Под калориметром вы можете видеть массу жидкости m
жидк, массу пара m
пара, образующегося при кипении, начальную массу топлива m
т0, массу топлива m
т(в процессе горения она будет уменьшаться), удельную теплоту сгорания топлива q и кнопку "ПУСК".
Цель работы: найти удельную теплоту парообразования данной жидкости.
Выполнение работы.
1. Запишите:
-
название работы;
- приборы и материалы, необходимые для выполнения реальной работы:
- калориметр с жидкостью;
- нагреватель с топливом;
-
термометр.
Десятичные дроби вводятся через точку. Ответы нужно округлять по правилам приближённых вычислений с погрешностью не более 10%.
2. Приготовьтесь к наблюдениям. Кликнув кнопу "ПУСК", следите за показаниями термометра, изменениями величин, описывающих процесс и за поведением графика.
3. Через 50 виртуальных минут процесс закончится, пламя погаснет, и можно переносить график в отчёт. Укажите на нём координаты всех важных для опыта точек. Их значение легко увидеть, если подвести мышку к соответствующей точке. Подпишите названия осей координат и единицы измерения.
4. Используя график, данные, расположенные под рисунком с калориметром, найдите удельную теплоту парообразования данного вещества. Мы знаем: Q
кип = Lm
пара. Теплоту для кипения нам даёт в этом опыте топливо: Q
т = qΔm
т. Однако не всё так просто здесь. Масса топлива m
т, которую вы можете взять с анимации - это остаток топлива после сгорания его части. Значит массу сгоревшего топлива Δm
ст, тепло которого пошло на процесс нагревания вы сообразите, как найти! Запишите его значение в тетрадь.
5. Но не всё тепло от этой массы Δm
ст пошло на кипение жидкости. КПД = 50% означает, что только половина этой массы дала тепло жидкости, а остальная часть пошла на нагревание окружающих предметов, включая калориметр. Тогда масса топлива, давшая тепло жидкости Δm
жт = Δm
ст/2. Запишите Δm
жт в тетрадь.
6. Но и это ещё не всё! Ведь жидкость у нас не только кипела. Часть тепла была потрачена на нагрев жидкости до кипения, а часть на нагрев пара после выкипания всей жидкости. Как же быть? Догадались? Жидкость получала тепло 50 мин, а кипела... Подсчитайте-ка сколько! Составьте пропорцию и узнайте, какая масса топлива Δm
т при сгорании пошла только на кипение жидкости от всего количества Δm
жт. Запишите её значение в тетрадь. Вот! Не запутались? Пробегите ещё раз пункты 4-5, чтобы ясно понять, как мы из общей массы сгоревшего топлива выделили ту важную для нас часть, которая только и дала тепло для кипения жидкости. Да, эксперимент часто требует от экспериментатора ухищрений!
7. Теперь можно приравнять между собой Q
т = Q
кип и найти искомое L.
8. Ответьте на контрольные вопросы (см. ниже).