Referaty
Home
Anglictina
Biologie
Chemie
Dejepis-Historie
Diplom-Projekt
Ekonomie
Filozofie
Finance
Fyzika
Informatika
Literatura
Management
Marketing
Medicina
Nemcina
Ostatni
Politika
Pravo
Psychologie
Public-relations
Sociologie
Technologie
Zemepis-Geografie
Zivotopisy

loading...



Téma, Esej na téma, Referátu, Referát, Referaty Semestrální práce:

Měření měrné tepelné kapacity kapalin

ZČU Plzeň, Katedra fyziky

 

Fyzikální praktikum

Název úlohy:

Měření měrné tepelné kapacity kapalin


Obecná část:

Množství tepla Q, které vzniká v elektrickém kalorimetru při průchodu elektrického proudu je určeno vztahem (1):



kde U je napětí na spirále ve voltech, I proud v ampérech, t čas, po který proud spirálou prochází. Toto množství tepla se spotřebuje na ohřátí kapaliny v kalorimetru.

Absolutní metoda měření měrné tep. kapacity 21155kdu61ydp7g

Platí (2):

kde m je hmotnost kapaliny, c měrná tepelná kapacita kapaliny, t je počáteční a T koncová teplota v kalorimetru, w je tepelná kapacita kalorimetru.

Z (2) odvodíme vztah pro měrnou tepelnou kapacitu c (3), kde známe hodnoty všech proměnných v pravé části rovnice. dd155k1261yddp

Relativní metoda měření měrné tep. kapacity

Za použití dvou kalorimetrů a srovnávací kapaliny (u níž tepelnou kapacitu známe) v jednom z nich můžeme vypočítat měrnou tepelnou kapacitu kapaliny ve druhém.

Platí (4):

kde proměnné s indexem 1 se týkají kalorimetru se srovnávací kapalinou a s indexem 2 kalorimetru s měřenou kapalinou (předpokládejme, že w1=w2)

Měření:

Měřící pomůcky:

  • prázdný kalorimetr

  • kalorimetr s olejem

  • kalorimetr s glycerinem

  • zařízení na míchání

  • rozvod střídavého el. proudu

  • váhy

  • kádinky

  • stopky

  1. určení tepelné kapacity kalorimetru

  1. Zvážíme kalorimetr se všemi součástmi potřebnými ke kalorimetrickému měření – Mk.

  2. Naplníme jej asi 0,5 kg vody o nejnižší dosažitelné teplotě J1.

  3. Do kádinky si připravíme přibližně stejné množství vody teploty J2 asi o 15 – 20°C teplejší než voda v kalorimetru.

  4. Z kalorimetru vylijeme chladnou vodu a okamžitě do ní nalijeme teplou vodu. Kalorimetr ihned uzavřeme a za neustálého míchání pozorujeme teploměr, na němž čteme teplotu J v okamžiku, kdy se přestane měnit. Pak zvážíme plný kalorimetr M’.

  5. Dosadíme do vztahu (5):

Relativní chyba tepelné kapacity kalorimetru je (ch1):

  1. měrná tepelná kapacita glycerinu (absolutní metoda)

K topné spirále kalorimetru s 0,5 kg glycerinu připojíme napětí 15V. Za neustálého míchání odečteme v určitém okamžiku teplotu glycerinu. Dále odečítáme a zapisujeme teploty tk v dvouminutových intervalech po dobu 20 min.

Rozdíl teplot T-t určíme jako aritmetický střed:

Relativní chyba měrné tepelné kapacity glycerinu je (ch1):

  1. měrná tepelná kapacita oleje (relativní metoda)

V jednom kalorimetru je 0,5 kg oleje, do druhého navážíme 0,5 kg vody. Oba kalorimetry zapojíme sériově na napětí cca 50V a analogickým způsobem zjišťujeme teploty tk po minutových intervalech po dobu 10 minut. Rozdíly teplot T1-t1 a T2-t2 určíme jako v předchozím případě.

Zároveň určíme jiným způsobem tepelnou kapacitu kalorimetru ze vztahu (6):

Relativní chyba měrné tepelné kapacity oleje je (ch3):


Zpracování výsledků:

 

dM=0,0001 kg

dt=0,1 °C

dI=0,03 A

dU=0,225V – pro měření tep. kapacity glycerinu

dt=0,2 s

  1. určení tepelné kapacity kalorimetru

 

M=0,535 kg

c1=4180 J kg-1 K-1



J1=10,1 °C

J2=36,5 °C

J=35,5 °C

 

Dosadíme do vztahu (5);

 

w1 = 88 J K-1

 

Určení chyby:

dc1=0,1 J kg-1 K-1

xc1=0,1/4180=0,00002

xM=0,0001/0,535=0,0002

 

Dosadíme do (ch1);

xw1=0,20809

dw1=w1 xw1 = 13 J K-1

w1 = 88 ± 18 J K-1

  1. měrná tepelná kapacita glycerinu

Do vztahu (3) dosadíme naměřené hodnoty zapsané v tabulce (t=600 s);

 

c=2651,147066 J kg-1 K-1

 

Určení chyby:

xU=0,225/15=0,015

xI=0,03/1,3=0,023

xt=0,02/600=0,00003

xm=0,0001/0,505=0,0002

 

Dosadíme do (ch1);

 

 

xc=0,07643

dc=c xc=202 J kg-1 K-1

 

c = 2651 ± 202 J kg-1 K-1

  1. měrná tepelná kapacita oleje (relativní metoda)

Do vztahu (4) dosadíme naměřené hodnoty zapsané v tabulce (t=300 s);

 

c2=2123,7366 J kg-1 K-1

 

Určení chyby:

xm2=0,0001/0,503=0,0002

c1=4180 J kg-1 K-1

dc1=0,1 J kg-1 K-1

w=w1=w2=88 J K-1

dw=13 J K-1

 

xc2=0,2710

dc2=c2 xc2=575 J kg-1 K-1

 

c = 2123 ± 575 J kg-1 K-1

 

Dosadíme do vztahu (6), čímž ověříme tepelnou kapacitu kalorimetru:

 

 

Závěr:

Při měření měrné tepelné kapacity dochází obvykle k dosti vysokým relativním chybám, neboť je nemožné provést absolutní tepelnou izolaci. V našem případě došlo k velkým chybám zejména nepřesným určením tepelné kapacity kalorimetru (resp. vysokou relativní chybou), k němuž došlo pravděpodobně nedostatečně rychlou výměnou studené vody za teplou.