Meranie tepelnej kapacity železnej kocky a hmotnostnej tepelnej kapacity železa

Pri meraní sme nevzali do úvahy tepelnú kapacitu kalorimetra. Toto meranie bolo realizované na hodine fyziky 7.B v roku 2024.

Prázdny kalorimeter sme položili na digitálnu váhu, stlačili sme tlačítko Tara
Do kalorimetra sme naliali studenú vodu a digitálna váha odmerala jej hmotnosť.
$m_1=129,6\, g=0,1296\, kg$
Do kalorimetra sme vložili teplomer, počkali sme, kým sa teplota ustáli.
$t_1=21,3\, ^oC$
V rýchlovarnej kanvici sme zohriali vodu, do kadičky sme vložili železnú kocku a zaliali ju horúcou vodou. Po niekoľkých minútach sme odmerali teplotu vody v kadičke, túto teplotu sme pokladali za teplotu kocky.
$t_2=63,2\,^oC$
Kocku sme rýchlo vybrali z kadičky a vložili do kalorimetra.
Čakali sme, kým teplota vody v kalorimetri stúpala, keď prestala stúpať, zapísali sme dosiahnutú teplotu.
$t=24,8\,^oC$
Vypočítali sme množstvo tepla, ktoré kocka odovzdala vode
$Q_1=c_1\cdot m_1 \cdot \Delta t_1$
$Q_1=4180 \frac{ J}{ kg\cdot ^oC} \cdot 0,1296\, kg \cdot 3,5\,^oC$
$Q_1=1896\, J$
Množstvo prijatého a odovzdaného tepla je rovnaké.
$Q_1=Q_2$
Odovzdané teplo možno vyjadriť ako súčin tepelnej kapacity kocky a rozdielu pôvodnej a konečnej teploty.
$Q_2=C \cdot \Delta t_2$
$C= \cfrac{Q_1}{\Delta t_2}$
$C= \cfrac{1896\, J}{63,2^oC-24,8^oC}$
$C=49,38 \frac{J}{^oC}$
Hmotnostnú tepelnú kapacitu dostaneme ako podiel tepelnej kapacity telesa a jeho hmotnosti. Odvážili sme hmotnosť železnej kocky a vypočítali sme hmotnostnú tepelnú kapacitu železa.
$m_2=128,2\,g=0,1282 \,kg$
$c=\cfrac{C}{m_2}$
$c=\cfrac{49,38}{0,1282}=385\frac{ J}{ kg\cdot ^oC}$
Vo fyzikálno-chemických tabuľkách sme vyhľadali hmotnostnú tepelnú kapacitu železa, jej hodnota je:
$c_{Fe}=450\frac{ J}{ kg\cdot ^oC}$
Nami nameraná hodnota bola o 14,44% menšia než tabuľková.

Analýza prečo sme namerali menej, než je v tabuľkách?

Nevzali sme do úvah tepelnú kapacitu kalorimetra. Kocka odovzdala teplo nielen vode, ale aj kalorimetru. Keď ju odmeriame, môžeme naše meranie upresniť.
Vždy sa dopúšťame nejakej chyby merania, pri meraní teploty sme sa mohli pomýliť trikrát najmenej o pol desatiny stupňa, chyby sme sa mohli dopustiť aj pri meraní hmotnosti vody a kocky.
Pri pokuse dochádzalo aj k tepelnej výmene s prostredím, pri prenose kocky do kalorimetra a hoci je kalorimeter zostrojený tak, aby sa minimalizovala tepelná výmena s okolím, predsa len k nejakej výmene dochádza.

Vzhľadom na vyššie uvedené je 14,44% chyba prijateľná.

Podklady pre výuku matematiky, fyziky a informatiky

Nie je hanba nevedieť. Hanba je tváriť sa, že viem, hoci neviem.

Pridaj komentár Zrušiť odpoveď