Wyznaczenie ciepła właściwego c_pl i ciepła topnienia c_l lodu H₂O, ćw. nr 20;

Wyznaczenie objętości właściwej V_l lodu H₂O

Laboratorium termodynamiki

Prowadzący:

Data ćwiczenia:

Data oddania:

1. Cel:

Wyznaczenie ciepła właściwego c_pl i ciepła topnienia c_l lodu

2. Przebieg pomiarów:

Mieliśmy do dyspozycji dwa termosy, do których została nalana woda o jednakowej objętości i temperaturze. Następnie do obu termosów został wrzucony lód o jednakowej masie, lecz różnej temperaturze. Kolejnym krokiem było czekanie na całkowite stopienie się lodu i pomiar temperatury wody.

3. Wyniki pomiarów i dane do obliczeń:

Temperatura początkowa wody: 70,0 ^oC

Temperatura chłodniejszego lodu: -30 ^oC

Temperatura cieplejszego lodu: -15 ^oC

Masa lodu: 120 g

Objętość wody: 0,3 dm³

Masa szkła: 413 g

Ciepło właściwe szkła: 0,75 kJ/kg·K

Temperatura końcowa wody w termosie A: 17,0 ^oC

Temperatura końcowa wody w termosie B: 20,4 ^oC

4. Wzory obliczeniowe:

Bilans ciepła dla układu pomiarowego:

Po przekształceniach otrzymujemy:

gdzie:

5. Przykładowe obliczenia

Korzystając ze wzoru na i podstawiając do niego dane otrzymujemy, że 3917

Korzystając ze wzoru na i podstawiając do niego dane otrzymujemy, że

Rzeczywista wartość wynosi około 2095 , natomiast jest równe około 334

Błąd względny:

Dla : (3917 – 2095)/2095 = 0,87

Dla : (334000 – 59191)/334000 = 0,82

zaczerpnięte z tablic¹

6. Wnioski:

Jak widać wartości wyznaczone w doświadczeniu znacząco odbiegają od wartości rzeczywistych. Błąd względny ciepła właściwego lodu jest na poziomie 87 %, natomiast błąd względny dla ciepło topnienia lodu wynosi 82 %. Przyczyną tego jest prawdopodobnie źle przekształcone równanie bilansu ciepła, gdyż niedokładność pomiarów nie powinna dać tak dużego rozrzutu. Niestety osoba robiąca sprawozdanie nie była w stanie zauważyć błędu w swoich przekształceniach.

Ćwiczenie nr 21

1. Cel: Wyznaczenie objętości właściwej V_l lodu

2. Schemat pomiarowy:

3. Wyniki pomiarów:

m_lodu = 15,5 g

Ø = 2,3 mm

H = 55 cm

4. Wzory obliczeniowe:

∆V = H·π·Ø²/4

V_l = ∆V/ m_lodu +V_H2O

5. Przykładowe obliczenia:

∆V = 0,55·3,14·0,0023²/4 = 2,28·10^-6 m³

V_l =2,28·10^-6 / 0,0155+1 = 1,00015 m³/kg

Błąd względny: (1,00015 – 1,09)/1,09 = 8%

6. Wnioski: Objętość właściwa lodu wynosi około 1,09 m³/kg. W naszym przypadku wielkość ta wyszła mniejsza. Duże znaczenie odegrała tutaj dokładność pomiarów która nie była zbyt duża w przypadku mierzenia wielkości H (wynik odczytany z dokładnością 1cm). Pomimo tego błąd względny wynosi około 8%.

1^ http://kepler.am.gdynia.pl/~zot/pracownie/StaleFizyczne.htm