Úkol č. 1: Změřte měrnou tepelnou kapacitu kovového tělíska.



Podobné dokumenty
Kalorimetrická měření I

Měření měrného skupenského tepla tání ledu

2 i i. = m r, (1) J = r m = r V. m V

Měření měrné tepelné kapacity látek kalorimetrem

M ě r n á t e p e l n á k a p a c i t a p e v n ý c h l á t e k

HUSTOTA PEVNÝCH LÁTEK

Kalibrace teploměru, skupenské teplo Abstrakt: V této úloze se studenti seznámí s metodou kalibrace teploměru a na základě svých

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

W = Tření a teplo zvýšení teploty konáním práce. Výukové materiály

II. VNITŘNÍ ENERGIE, PRÁCE A TEPLO

Přírodní vědy aktivně a interaktivně

pracovní list studenta

OVMT Měření základních technických veličin

9. MĚŘENÍ TEPELNÉ VODIVOSTI

Digitální učební materiál

= 0 C. Led nejdříve roztaje při spotřebě skupenského tepla Lt

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Elektrická vodivost elektrolytů. stud. skup.

VY_52_INOVACE_2NOV48. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 8.

Měření měrné telené kapacity pevných látek

Fyzikální veličiny. Převádění jednotek

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

1. Měřením na rotačním viskozimetru zjistěte, zda jsou kapaliny připravené pro měření newtonovské.

PRAKTIKUM... Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Odevzdal dne: Seznam použité literatury 0 1. Celkem max.

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Charakteristiky termistoru. stud. skup.

Laboratorní práce č. 2: Určení měrné tepelné kapacity látky

Experimenty s textilem ve výuce fyziky

VY_52_INOVACE_2NOV45. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 7.

Praktikum II Elektřina a magnetismus

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

Termika. Nauka o teple se zabývá měřením teploty, tepla a tepelnými ději.

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

Úkol č. 1: Změřte dynamickou viskozitu denaturovaného lihu a stolního oleje Ubbelohdeho viskozimetrem.

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

Fyzika Pracovní list č. 2 Téma: Měření elektrického proudu a napětí Mgr. Libor Lepík Student a konkurenceschopnost

1. Okalibrujte pomocí bodu tání ledu, bodu varu vody a bodu tuhnutí cínu:

VY_52_INOVACE_2NOV60. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 6., 7., 8.

VNITŘNÍ ENERGIE, PRÁCE A TEPLO

Spolupracovník/ci: Téma: Měření setrvačné hmotnosti Úkoly:

1. Změřte teplotní závislost povrchového napětí destilované vody σ v rozsahu teplot od 295 do 345 K metodou bublin.

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření Měření na elektrických strojích - transformátor část Teoretický rozbor

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

OPTIKA Fotoelektrický jev TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

Název: Ověření kalorimetrické rovnice, tepelná výměna

T0 Teplo a jeho měření

PÍSEMNÁ ZPRÁVA ZADAVATELE

1. Elektrická práce a výkon. 2. Zdroj a šíření zvuku. 3. Odraz světla

Termodynamika - určení měrné tepelné kapacity pevné látky

Sada Látky kolem nás Kat. číslo

( r ) 2. Měření mechanické hysterezní smyčky a modulu pružnosti ve smyku

F - Elektrická práce, elektrický výkon, účinnost

1. Okalibrujte pomocí bodu tání ledu, bodu varu vody a bodu tuhnutí cínu:

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

Laboratorní úloha č. 4 MĚŘENÍ STATICKÝCH A DYNAMICKÝCH VLASTNOSTÍ PNEUMATICKÝCH A ODPOROVÝCH TEPLOMĚRŮ

Měření kinematické a dynamické viskozity kapalin

3. Změřte závislost proudu a výkonu na velikosti kapacity zařazené do sériového RLC obvodu. P = 1 T

1. Určete závislost povrchového napětí σ na objemové koncentraci c roztoku etylalkoholu ve vodě odtrhávací metodou.

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Pavel Ševeček stud. skup.: F/F1X/11 dne:

Stanovení měrného tepla pevných látek

VY_52_INOVACE_2NOV47. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 7.

1.5 Operační zesilovače I.

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

FYZIKA Charakteristika vyučovacího předmětu 2. stupeň

ZMĚNY SKUPENSTVÍ LÁTEK ČÁST 01

I Mechanika a molekulová fyzika

LP č. 3 - ESTERY. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: devátý

Věra Keselicová. květen 2013

6. Měření Youngova modulu pružnosti v tahu a ve smyku

Abstrakt: Úloha seznamuje studenty se základními pojmy geometrické optiky

Téma sady: Všeobecně o vytápění. Název prezentace: základní pojmy 1

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Měření Poissonovy konstanty vzduchu. Abstrakt

CZ.1.07/1.5.00/ Digitální učební materiály III/ 2- Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

VY_52_INOVACE_2NOV38. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 8. a 9.

Stanovení hustoty pevných a kapalných látek

Elektrotechnická měření - 2. ročník

Praktikum II Elektřina a magnetismus

Praktikum III - Optika

7. Měření rychlosti zvuku ze zpoždění signálu v akustické trubici

1.2 Výkonová charakteristika, výpočet spotřeby paliva, zhodnocení účinnosti palivového článku

Měření povrchového napětí

3 - Hmotnostní bilance filtrace a výpočet konstant filtrační rovnice

REKTIFIKACE DVOUSLOŽKOVÉ SMĚSI, VÝPOČET ÚČINNOSTI

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

Laboratorní práce č. 1: Regulace proudu a napětí

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM Ústav fyziky FEI VUT BRNO

1. Změřte statickou charakteristiku termistoru pro proudy do 25 ma a graficky ji znázorněte.

FILTRY PÁSOVÉ FPC 1. POPIS

Molekulová fyzika a termika:

Západočeská univerzita v Plzni. Fakulta aplikovaných věd

Mol. fyz. a termodynamika

Návod k používání ZEROLINE 60 OBSAH

Měření indexu lomu kapaliny pomocí CD disku

Regulace napětí a proudu reostatem a potenciometrem

3. Měření viskozity, hustoty a povrchového napětí kapalin

Sestrojení voltampérové charakteristiky diody (experiment)

Technická měření v bezpečnostním inženýrství. Měření teploty, měření vlhkosti vzduchu

Česká Lípa, 28. října 2707, příspěvková organizace. CZ.1.07/1.5.00/ Digitální učební materiály

TEPLO PŘIJATÉ A ODEVZDANÉ TĚLESEM PŘI TEPELNÉ VÝMĚNĚ

Název: Zdroje stejnosměrného napětí

STANOVENÍ TÍHOVÉHO ZRYCHLENÍ REVERZNÍM KYVADLEM A STUDIUM GRAVITAČNÍHO POLE

PŘECHODOVÝ JEV V RC OBVODU

Transkript:

Měření měrné tepelné kapacity pevných látek a kapalin Měření měrné tepelné kapacity pevných látek a kapalin Úkol č : Změřte měrnou tepelnou kapacitu kovového tělíska Pomůcky Směšovací kalorimetr s míchačkou laboratorní váhy sada závaží destilovaná voda teploměr s rozsahem 0 00 C stopky kovový váleček s očkem kádinka 50 ml plynový kahan třínožka azbestová podložka azbestová síťka Teorie Měrná tepelná kapacita c látky je množství tepla potřebného k zahřátí kg látky o ºC Zahřeje-li se těleso o hmotnosti m přijetím tepla Q o t ºC je jeho měrná tepelná kapacita podle definice Q c () m t jednotkou měrné tepelné kapacity v SI je J kg K Měrnou tepelnou kapacitu pevné látky budeme měřit ve směšovacím kalorimetru jehož tepelnou kapacitu K určíme experimentálně (viz Dodatek 3) Do kalorimetru nalijeme vodu o hmotnosti m a teplotě t Pak do něj vložíme zkoumané těleso o hmotnosti m zahřáté ve vodní lázni na teplotu t Proběhne sdílení tepla a teplota v kalorimetru se ustálí na výsledné hodnotě t Jsou-li c c měrné tepelné kapacity vody a zkoumaného tělesa platí kalorimetrická rovnice ( m c K )( t t ) m c ( t t) + () z níž pro hledanou měrnou tepelnou kapacitu c vychází c ( mc + K )( t t ) m ( t t) (3) Tepelná izolace kalorimetru není natolik dokonalá aby při déletrvajících měřeních nedocházelo k výměně tepla s okolím Proto u kalorimetrických měření provádíme opravu na výměnu tepla s okolím měření provádíme ve třech etapách (viz Dodatek 3) Postup měření Metodou tří kyvů zjistíme hmotnost m 0 prázdné a suché vnitřní nádoby kalorimetru s víkem a míchačkou Experimentálně určíme tepelnou kapacitu K kalorimetru

Měření měrné tepelné kapacity pevných látek a kapalin Do kalorimetru nalijeme destilovanou vodu a vážením metodou tří kyvů určíme jeho hmotnost m Hmotnost vody v kalorimetru je tedy m m m0 3 Hmotnost zkoumaného tělesa m určíme rovněž metodou tří kyvů Poté těleso zahříváme ve vodní lázni nad kahanem až na teplotu varu vody 4 Provedeme I etapu kalorimetrického měření Ve složeném a uzavřeném kalorimetru je pouze voda jejíž teplotu měříme za stálého míchání každou půlminutu a zapisujeme ji do předem připravené tabulky (Tabulka ) První etapa končí desátým odečtením teploty 5 Poslední teplotu I etapy zapíšeme jako první teplotu II etapy a do kalorimetru vložíme (co nejrychleji) zkoumané těleso 6 Za stálého míchání pokračujeme v půlminutovém odečítání Teplota ve II etapě roste zprvu rychle pak se růst zpomalí II etapa trvá tak dlouho dokud teplota roste tj je ukončena naměřením nejvyšší teploty která by měla být vyšší než je teplota místnosti 7 Poslední teplotu II etapy zapíšeme jako první teplotu III etapy kterou dokončíme devíti měřeními po každé následující půlminutě 8 Do vztahu (3) dosadíme za t poslední teplotu I etapy a za t opravenou poslední teplotu II etapy Teplotu t vroucí vodní lázně nalezneme pro změřenou hodnotu atmosférického tlaku v tabulkách Výsledek srovnáme s tabelovanou hodnotou Tabulka : Tabulka pro zápis teplot naměřených v etapách I-III I e t a p a I I e t a p a I I I e t a p a teplota / ºC t / ºC teplota / ºC teplota / ºC t / ºC t 5 t t 5 Chyba měření Chybu měření vyhodnotíme jako chybu nepřímého měření Ze vztahu (3) je zřejmé že nepřímo měřená měrná tepelná kapacita c je funkcí pěti přímo měřených veličin c c m m K t t (c a t jsou tabulkové hodnoty budeme je považovat za konstanty) ( ) Chybu měření udává vztah

Měření měrné tepelné kapacity pevných látek a kapalin 3 c c c c c m m K t t c m + m + K + t + t (4) Po dosazení parciálních derivací c t t m m t t c ( mc + K )( t t ) c m m t t c t t K m ( t t) t m ( t t) c mc + K a ( mc + K )( t t ) c t m t t do (3) obdržíme po vytknutí ( m )( ) c + K t t m ( t t) c c m K t t t mc + K m mc + K t t t t t t c c m + + + + t ( )( ) Chyby měření teplot t a t určíme podle použitého teploměru (polovina nejmenšího dílku stupnice) chybu kapacity kalorimetru vypočítáme jako chybu nepřímého měření (ze vztahu pro experimentální stanovení kapacity kalorimetru) Ze zpracování výsledků měření hmotností metodou tří kyvů vypočítáme chyby m0 m a m Hmotnost m byla vypočtena jako rozdíl m m m0 její chyba m je proto dána výrazem ( ) ( ) m m + m 0 Doporučená literatura SKLENÁK L Základní praktikum z fyziky I vyd Ostrava: PdF v Ostravě 988 5 Měření měrného tepla pevných látek s 86-87 BROŽ J A KOL Základy fyzikálních měření I vyd Praha: SPN 983 3 Měrná tepelná kapacita látek pevných a kapalných s 04- MÁDR V KNEJZLÍK J KOPEČNÝ J Fyzikální měření Praha: SNTL 99 44 Měrná tepelná kapacita s 5-55

Měření měrné tepelné kapacity pevných látek a kapalin 4 Úkol č : Změřte měrnou tepelnou kapacitu oleje Pomůcky Elektrický kalorimetr s míchačkou laboratorní váhy sada závaží ricinový olej reostat zdroj stejnosměrného napětí ( V) vodiče měřící přístroj DU 0 ( ks) teploměr s rozsahem 0 50 C stopky Teorie Měření měrného tepla kapalin provedeme v elektrickém kalorimetru Do kapaliny v kalorimetru je ponořeno topné těleso kterým po dobu τ prochází stejnosměrný elektrický proud I při napětí U Spotřebovaná elektrická energie se uvnitř kalorimetru beze zbytku přemění na Joulovo teplo QJ UIτ (5) Tímto teplem se zahřeje kapalina v kalorimetru jeho vnitřní nádoba a příslušenství Je-li K tepelná kapacita kalorimetru (určíme ji experimentálně viz Dodatek3) m hmotnost kapaliny v kalorimetru c její měrná tepelná kapacita t počáteční a t výsledná teplota platí pro sdílení tepla a odtud po dosazení za Q J ze vztahu (4) J ( )( ) Q mc + K t t (6) UIτ c K m t t (7) Vzhledem k nedokonalosti tepelné izolace kalorimetru provádíme měření opět ve třech etapách Postup měření Prázdný elektrický kalorimetr zvážíme metodou tří kyvů (m 0 ) Experimentálně určíme jeho tepelnou kapacitu K Do kalorimetru nalijeme zkoumanou kapalinu (topné těleso musí být ponořeno) a vážením metodou tří kyvů určíme jeho hmotnost m Hmotnost kapaliny v kalorimetru je tedy m m m0 3 Sestavíme obvod podle obrázku (Obrázek ) který po kontrole vedoucím praktika zapojíme a posunem

Měření měrné tepelné kapacity pevných látek a kapalin 5 jezdce reostatu nastavíme takový odpor aby U 8 V a I 4 A 4 Obvod znovu odpojíme od zdroje napětí a začneme I etapu měření teploty v kalorimetru 5 Po posledním odečtení první etapy zapojíme obvod (spustíme stopky pro měření doby průchodu proudu τ) a za stálého míchání pokračujeme v půlminutových intervalech měření teploty Poznamenáme si hodnoty napětí U a proudu I které nelze v průběhu II etapy měnit Obrázek : Schéma zapojení elektrického kalorimetru 6 Jakmile teplota vzroste asi o 0ºC obvod rozpojíme (poznamenáme si celkovou dobu průchodu proudu τ) II etapa měření však stále pokračuje neboť zahřáté topné těleso i nadále předává teplo kapalině Poslední teplotou II etapy je nejvyšší naměřená teplota 7 Předepsaným způsobem kalorimetrické měření dokončíme (III etapa) 8 Do vztahu (6) dosadíme za t poslední teplotu I etapy a za t opravenou poslední teplotu II etapy Výsledek srovnáme s tabelovanou hodnotou Chyba měření Chybu měření vyhodnotíme jako chybu nepřímého měření Ze vztahu (6) vyplývá že nepřímo měřená měrná tepelná kapacita je funkcí sedmi přímo měřených veličin c c m U I τ K t t Chybu měření udává vztah ( ) c c c c c c c c m + U + I + τ + K + t t m U I K t t τ (8) Po dosazení parciálních derivací c UIτ K m m t t c Iτ U m t t c Uτ I m t t c UI τ m t ( t ) c K m c UIτ t m t t a c UIτ t m t t do (7) obdržíme po vytknutí UIτ m t ( t ) m U I τ t t UIτ K( t t ) t t c + + + + K + + m( t t ) UIτ m U I τ UIτ t t t t Chyby měření teplot t a t určíme podle použitého teploměru (polovina nejmenšího dílku stupnice) stejně postupujte i u odhadu chyb U I a τ Chybu kapacity kalorimetru vypočítáme jako chybu nepřímého měření (ze vztahu pro experimentální

Měření měrné tepelné kapacity pevných látek a kapalin 6 stanovení kapacity kalorimetru) Ze zpracování výsledků měření hmotností metodou tří kyvů vypočítáme chyby m0 a m Hmotnost m byla vypočtena jako rozdíl m m m0 chyba m je proto dána výrazem ( ) ( 0 ) m m + m Doporučená literatura SKLENÁK L Základní praktikum z fyziky I vyd Ostrava: PdF v Ostravě 988 5 Měření měrného tepla kapalin elektrickým kalorimetrem s 87-89 BROŽ J A KOL Základy fyzikálních měření I vyd Praha: SPN 983 3 Měrná tepelná kapacita látek pevných a kapalných s 04- MÁDR V KNEJZLÍK J KOPEČNÝ J Fyzikální měření Praha: SNTL 99 44 Měrná tepelná kapacita s 5-55