Нова сторінка 1
Мета цього експерименту - перевірити це 1 калорія = 4,186 джоуля.
Калориметр з електричним нагрівальним елементом, a постійного струму джерело живлення, два мультиметри, термометр, кілька з'єднувальних проводів, вода, секундомір і вагова шкала
За останні кілька десятиліть багатьма вченими та експериментаторами неодноразово перевірялося, що коли 1 калорія тепла перетворюється на механічна або електрична робота, 4,18 Дж роботи генерується і навпаки.
Нагрівальний елемент в калориметрі може бути підключений до джерела живлення на певний період, протягом якого електрична робота (енергія) спричиняє 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 = P t .
Оскільки електрична потужність є P = V Я, наведене вище рівняння, яке дає споживання електричної енергії, стає:
W = V I t . (1)
З одного боку, шляхом вимірювання прикладеного напруга V, струм I, та час споживання t, електричну енергію, що подається на калориметр, можна розрахувати за цією формулою. З іншого боку, вимірюючи початкову та кінцеву температури калориметра, а також маси води, алюмінієвої ємності та нагрівального елемента (включаючи його кріплення), можна розрахувати кількість теплоти, що виробляється. Звичайно, для розрахунку тепла також потрібні питомі теплоти води, алюмінію, а також нагрівальний елемент. Тепло, що поглинається калориметром, становить
Qtotal = Qwater + QAl + Q елемент .
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 в основному латунний. Тому вищевказане рівняння можна записати як:
Це рівняння обчислює загальну кількість теплоти, виробленої в калорій в результаті електричної роботи, виконаної в нагрівальному елементі в джоулів. Обидва значення можна обчислити по порядку для визначення кількості джоулів, яку може генерувати одна калорія, або навпаки.
За допомогою обнуленої шкали маси виміряйте масу внутрішньої ємності калориметра mAl спочатку, а потім ще раз виміряйте, коли воно буде 1/4 - 1/3 наповнений чистою водою. Таким чином, маса доданої води mw можна легко розрахувати. Зніміть вузол нагрівального елемента з кришки калориметра і виміряйте його масу mbr зі шкалою балансу. Встановіть нагрівальний елемент у кришку. Якщо маса заздалегідь визначена, пропустіть цей крок і проконсультуйтеся з вашим інструктором. Помістіть термометр в калориметр через отвір у кришці і почекайте, поки не буде досягнута теплова рівновага. Запишіть початкову температуру Ti . При вимкненому джерелі електроенергії послідовно підключіть калориметр до джерела за допомогою амперметра.