Určenie mernej tepelnej kapacity pevnej látky zmiešavacím kalorimetrom

URČENIE MERNEJ TEPELNEJ KAPACITY PEVNEJ LÁTKY ZMIEŠAVACÍM KALORIMETROM

Teoretický úvod: Keď medzi teplejším telesom a chladnejšou kvapalinou prebieha v kalorimetri tepelná výmena platí kalorimetrická rovnica v tvare: Q1+Q2= Q3

kde Q1 - je teplo odovzdané teplejším telesom
Q2 - teplo prijaté chladnejšou kvapalinou
Q3 - teplo prijaté kalorimetrom.

Ak označíme teploty t1 - začiatočná teplota teplejšieho telesa, t2 - začiatočná teplota kvapaliny a t - výsledná teplota sústavy po dosiahnutí rovnovážneho stavu, potom môžeme jednotlivé teplá vyjadriť nasledovne: Q1 = m1.c1 ( t1- t ) Q2 = m2.c2 (t - t2 )Q3 = mk.ck (t - t2)

kde m1 - je hmotnosť teplejšieho telesa
c1 - merná tepelná kapacita teplejšej látky
m2 -hmotnosť kvapaliny v kalorimetri
c2 - merná tepelná kapacita kvapaliny
mk - hmotnosť vnútornej nádoby kalorimetra s miešačkoua
ck - merná tepelná kapacita kovu, z ktorého je kalorimeter vyhotovený.

Z vyjadrenia kalorimetrickej rovnice:m1.c1 ( t1- t ) = m2.c2 (t - t2 ) + mk.ck (t - t2)možno určiť mernú tepelnú kapacitu c1 daného kovu, ak poznáme c2 - mernú tepelnú kapacitu kvapaliny, ck - mernú tepelnú kapacitu kovu, z ktorého je kalorimeter vyhotovený a odmeriame ostatné veličiny nasledovne:c1 = m2.c2 (t - t2 ) + mk.ck (t - t2) / m1. ( t1- t )


Úloha: určte mernú tepelnú kapacitu daného kovu.

Pomôcky: zmiešavací kalorimeter s príslušenstvom, laboratórne váhy, sada závaží, ohrievač s vodným kúpeľom, kovový predmet.

Postup:

1. Pripravte laboratórne váhy na váženie.
2. Odmerajte hmotnosť m1 kovového predmetu. Merania opakujte 3 krát.
3. Vložte kovový predmet do vodného kúpeľa. Zapnite ohrievač.
4. Odmerajte hmotnosť mk vnútornej nádoby kalorimetra s príslušenstvom. Meranie opakujte 3 krát.
5. Nalejte do kalorimetra vodu ( približne do polovičky nádoby ). Odmerajte hmotnosť mk + m2 vnútornej nádoby kalorimetra s príslušenstvom a vodou. Meranie opakujte 3 krát.
6. Teplomerom odmerajte teplotu t2 vody v kalorimetri.
7. Odmerajte teplomerom teplotu t1 vodného kúpeľa. Rovnakú teplotu má aj kovový predmet v ňom.
8. Preneste kovový predmet do kalorimetra. Kalorimeter uzavrite a nechajte prebehnúť tepelnú výmenu (prenesenie predmetu do kalorimetra musí byť veľmi rýchle).
9. Teplomerom odmerajte teplotu t sústavy po dosiahnutí rovnovážneho stavu.
10. Z nameraných údajov vypočítajte mernú tepelnú kapacitu daného kovu. Výsledok určte formou intervalu a relatívnej chyby merania.


Otázky:

1. Porovnajte zistenú hodnotu s údajom mernej tepelnej kapacity daného kovu v tabuľkách.
2. Urobte rozbor chýb, ktoré vznikajú pri meraní mernej tepelnej kapacity látky.