Нова сторінка 1
Мета цього експерименту - перевірити це 1 калорія = 4,186 джоуля.
Калориметр з електричним нагрівальним елементом, джерелом постійного струму, двома мультиметрами, термометром, кількома сполучними проводами, водою, секундоміром та масовою шкалою
За останні кілька десятиліть багатьма вченими та експериментаторами неодноразово перевірялося, що коли 1 калорія тепла перетворюється на механічну або електричну роботу, генерується 4,18 Дж роботи і навпаки.
Нагрівальний елемент в калориметрі може бути підключений до джерела живлення протягом певного періоду, протягом якого електрична робота (енергія) спричинює підвищення температури рідини в калориметрі. Результат - перетворення електричної роботи на теплову енергію. Для розрахунку енергії, що подається на калориметр, формула для потужність може використовуватися:
P = W/t або W = Pt
Оскільки електрична потужність є P = V I, наведене вище рівняння, яке дає споживання електричної енергії, стає:
W = V I t (1)
З одного боку, вимірюючи прикладену напругу V, ефективний струм I і час споживання t, електрична енергія, що подається на калориметр, може бути розрахована за цією формулою. З іншого боку, вимірюючи початкову і кінцеву температури калориметра, а також маси води, алюмінієвої ємності та нагрівального елемента (включаючи його кріплення), можна розрахувати кількість теплоти, що виробляється. Звичайно, конкретні нагрівання води, алюмінію, а також нагрівального елемента повинні бути отримані з вашого фізичного тексту або з довідника. Тепло, що поглинається калориметром, становить
Qtotal = Qwater + Qaluminum + Qelement
Зверніть увагу, що сам нагрівальний елемент має невелику масу, і його маса може бути додана до маси металевих ніжок, до яких він прикріплений. Це не призведе до значної помилки. Тому краще виміряти масу нагрівального елемента разом і просто використовувати для цього питому теплоту латуні, хоча сам елемент може мати різну питому теплоту. Існуючий нагрівальний елемент у калориметрі в цій лабораторії переважно латунний. Тому вищевказане рівняння можна записати так:
Це рівняння обчислює загальну кількість теплоти, виробленої в калорій в результаті електричної роботи, виконаної в нагрівальному елементі в джоулів. Обидва значення можна розрахувати для того, щоб визначити, скільки джоулів може утворити одна калорія, або навпаки.