Лабораторная работа № 4
Тема: ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ, ОТДАВАЕМОГО ОРГАНИЗМОМ ЧЕЛОВЕКА В ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ.

Цель: Научиться вычислять количество теплоты, количество вещества и пользоваться термометр и весами.

Приборы и оборудование: термометр, градусник, напольные весы

Суть опыта: измерив термометром температуру окружающего воздуха, градусником температуру своего тела и весами – массу своего тела, определить количество теплоты , которое отдает ваше тело в окружающее пространство.

Подготовительные вопросы:
1.По какой формуле рассчитывают v - количество вещества?
2.Чему равна постоянная Авогадро?
3.Как находится количество теплоты, полученное телом при нагревании или отданное при охлаждении?

ХОД РАБОТЫ
Найти массу m собственного тела, используя напольные весы.
Измерить t – температуру воздуха и t тела - температуру вашего тела.
Приняв молярную массу вещества человеческого тела М =0, 02 кг\моль, рассчитать количества вещества по формуле: v = m /М
По формуле Q = c m ( tтела – t) найти количество теплоты, отдаваемое вашим организмом в окружающую среду.
Удельную теплоемкость человека (так как он состоит на 80% из воды) можно приблизительно считать равной с = 0,8 ∙ 4200 ( Дж\ кг ∙ оС)

Дополнительное задание:
Из какого количества молекул состоит ваше тело?
N = v ∙ NА

Переводим в систему СИ

50 г = 0,05 кг

Для начала необходимо найти Q - количество теплоты, которое выделится при сгорании 50 г спирта. Для этого нужно знать удельную теплоту сгорания спирта, обозначается буквой q

Q=q*m, где m - масса спирта, q=26 000 000 Дж/кг

Q=26 000 000*0,05=1300 000 Дж

Для того, чтобы воду превратить в пар, нужно ее нагреть до 100 градусов Цельсия. На нагревание и испарение (парообразование) свои формулы:

Q=c*m(t2-t1), где с=4200 Дж/кг -удельная теплоемкость воды, t2=100, t1=0

Q=L*m, где L=2 256 000 Дж/кг - удельная теплота парообразования

Количество теплоты на нагрев и парообразование = количеству теплоты при сгорании спирта

c*m(t2-t1)+L*m=q*m

4200*m(100-0)+2 256 000*m=1 300 000

находим m=0,485 кг

N ≈ 1.57·10²³

Объяснение:

T = 315 K

<v> = 320 м/c

m = 20 г = 0,02 кг

Na = 6.022·10²³  1/моль - постоянная Авогадро

R = 8.31 Дж/(моль·К) - универсальная газовая постоянная

N - ?

По закону Клапейрона-Менделеева

pV = νRT

(р - давление, V - объём, ν - количество вещества)

ν = N/Na

pV = NRT/Na  (1)

Будем считать газ идеальным и одноатомным, тогда давление газа р можно вычислить как

р = nm₀<v>²/3 (n - концентрация, m₀ - масса молекулы)

n = N/V;  m₀ = m/N

Тогда

nm₀ = m/V

р = m<v>²/3V

и

pV =  m<v>²/3 (2)

Приравняем правые части уравнений (1) и (2)

NRT/Na = m<v>²/3

и выразим отсюда N

N =  m<v>²Na/3RT

N = 0.02 · 320² · 6.022·10²³ : (3 · 8.31 · 315)

N ≈ 1.57·10²³