Сделайте лабороторную запоните таблицу и сделайте вывод библиотека
материалов ДОБАВИТЬ В ИЗБРАННОЕ
Дата
Класс
Ф.И. уч-ся
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ТЕПЛООБМЕНА
ЦЕЛЬ работы:
- изучить особенности процесса теплообмена между горячими и холодными телами;
- научиться определять количество теплоты, полученное или потерянное телом в процессе теплообмена;
- научиться определять эффективность (КПД) теплообмена и объяснять это в рамках сохранения (или преобразования) энергии в процессах взаимодействия между телами, имеющими разную температуру.
ОБОРУДОВАНИЕ: горячая и холодная вода, термометр, калориметр, измерительные стаканы, металлические цилиндры из разных веществ.
СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ
В процессе теплообмена между телами происходит передача энергии от горячих тел к холодным телам. Реальные процессы теплообмена между изучаемыми телами всегда сопровождаются потерями энергии, то есть, нагревающееся холодное тело получает от остывающего горячего тела не всю энергию, а только её часть, так как энергия поглощается не только выбранным нами телом, но и всеми окружающими предметами (средой). Эффективность (КПД) теплообмена для участвующих в этом процессе тел определяется по формуле
ηТО = Qпол /Qотд
Уменьшения потерь в окружающую среду можно добиться, если процесс теплообмена между телами будет протекать в теплоизолированной от окружающей среды системе. Для этого служит калориметр.
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
ЗАДАНИЕ 1.
Налейте в измерительный стакан из калориметра 50-100 мл горячей воды, поместите его обратно в калориметр, накройте крышкой и измерьте начальную температуру горячей воды. Показания термометра следует фиксировать только тогда, когда установится наибольшее значение температуры.
Возьмите другой измерительный стакан, налейте в него произвольное количество холодной воды, чтобы измерить её температуру. Показания термометра следует фиксировать только тогда, когда установится наименьшее значение температуры.
Достаньте из калориметра стакан с горячей водой и долейте в него 50-100мл холодной воды. Быстро поместите смесь обратно в калориметр, накройте его крышкой и измерьте температуру смеси. Показания термометра следует фиксировать только тогда, когда установиться неизменная температура.
Используя данные из таблицы удельных теплоёмкостей, рассчитайте по известным формулам количество теплоты, отданное горячим телом, и количество теплоты, полученное холодным телом.
Рассчитайте эффективность (КПД) процесса теплообмена (в %).
Внесите результаты измерений и вычислений в сводные таблицы.
ЗАДАНИЕ 2.
Повторите аналогичный эксперимент для теплообмена между предварительно нагретым металлическим телом и холодной водой. Полученные результаты внесите в сводные таблицы.
Таблица 1
ГОРЯЧЕЕ ТЕЛО
Вещество
Объём,
V, мл
100мл
Масса,
m, кг
0.1кг
Начальная температура,
t1, 0С
71*
Конечная температура,
t2, 0С
45*
Отданное
количество теплоты,
Qотд , Дж
Таблица 2
ХОЛОДНОЕ ТЕЛО
Вещество
Объём,
V, мл
100мл
Масса,
m, кг
0.1
Начальная тепература,
t1, 0С
25*
Конечная температура,
t2, 0С
45*
Полученное
количество теплоты,
Qпол , Дж
ЗАДАНИЕ 3.
Сравните полученные в ходе эксперимента абсолютные значения количества теплоты (Qпол ? Qотд) и сделайте вывод о том, что выполняется ли закон сохранения внутренней энергии при протекании теплообмена между изучаемыми телами в теплоизолированной системе. Выполняется ли закон сохранения тепловой энергии в реальных процессах теплообмена между телами в быту или в окружающей среде?
ВЫВОД:
ОЦЕНКА
Масса инерционная и масса гравитационная - это две разные характеристики тела. И гравитационная постоянная точно учитывается при расчёте гравитационной массы. Учитывается ли она при расчёте инерционной массы?
Когда Ньютон сформулировал свой закон всемирного тяготения, он обнаружил, что тот вполне себе соответствует другому главному закону, который мы сегодня знаем как Второй закон Ньютона:
F = m*a.
То есть, если приравнять два закона, то получится:
F = GMm / R²
F = m_i*a
F = F => G*M*m_g / R² = m_i*a => m_g*(G*M / R²) = m_i*a.
Ньютон получил две массы: гравитационную - слева, и инертную (инерционную) - справа. Но в то время никто не мог сказать, что эти массы можно считать одним и тем же. Это сегодня мы запросто сокращаем массы слева и справа, когда получаем такое уравнение.
Однако было проведено множество опытов, доказывающих, что ускорение "а" во Втором законе Ньютона, если сопоставлять этот закон с законом всемирного тяготения, абсолютно идентично ускорению свободного падения, которым является выражение "G*M / R²". Абсолютно идентично ДЛЯ ВСЕХ ТЕЛ. То есть:
m_i*a = m_g*(G*M / R²) = m_g*g.
А раз ускорения одинаковые, то и массы одинаковые. А раз это так, то их можно не разделять на гравитационную и инертную.
Получается, что массы стали считать одним и тем же только после того, как доказали равенство ускорений. А если ускорение "g" - это то же самое, что "G*M / R²", куда входит гравитационная постоянная, и то же самое, что "а", то ответ на вопрос - да, учитывается.
Дано:
v0 = 29,4 м/с
g = 9,8 м/с²
m = 1 кг
t = 2 c
Найти:
Е кин. = ?
E кин. = mv²/2
Направим вертикальную ось сонаправленно скорости тела, тогда ускорение свободного падения будет противонаправленно оси (g будет с минусом). Формула скорости тела через время t:
v = v0 - g*t
Тогда кинетическая энергия будет:
Е кин. = (m*(v0 - g*t)²) / 2 = (1*(24,9 - 9,8*2)²) / 2 = (24,9 - 19,6)² / 2 = 5,3²/2 = 28,09 / 2 = 14,045 Дж
Если ускорение свободного падения принять за 10 м/с², то:
Е кин. = (m*(v0 - g*t)²) / 2 = (1*(24,9 - 10*2)²) / 2 = (24,9 - 20)² / 2 = 4,9²/2 = 24,01 / 2 = 12,005 Дж
ответ: 14,045 Дж (12,005 Дж).