Измерение количества теплоты, отданного нагретым цилиндром после опускания его в воду комнатной температуры

Qотд = cц·mц·(Tц₀ − Tц)

Цель работы

Измерить количество теплоты, отданное нагретым цилиндром.

Теоретические сведения

Охлаждение нагретого тела

Цилиндр, опущенный в более холодную воду, отдаёт энергию и охлаждается. Положительную величину отданной теплоты вычисляют по снижению его температуры:

Q_{отд} = c_{ц} \cdot m_{ц} \cdot (T_{ц 0} - T_{ц})

$Q_{отд}$ — отданная теплота (Дж);
$c_{ц}$ — удельная теплоёмкость цилиндра (Дж/(кг·°C));
$m_{ц}$ — его масса (кг);
$T_{ц 0}$ , $T_{ц}$ — начальная и текущая температуры (°C).

Знак количества теплоты

Если считать полученную телом теплоту положительной, для охлаждающегося цилиндра она отрицательна:

Q_{ц} = c_{ц} \cdot m_{ц} \cdot (T_{ц} - T_{ц 0}) = - Q_{отд}

Разные знаки относятся к одной передаче энергии: $Q_{отд}$ описывает её положительную величину, а $Q_{ц}$ — изменение энергии самого цилиндра.

Сравнение с нагреванием воды

В изолированном сосуде при пренебрежимо малой теплоёмкости стенок $Q_{в} + Q_{ц} = 0$ . Температуры обоих тел для такого сравнения берут в один момент. Теплоёмкость материала цилиндра должна быть известна или найдена ранее; фазовые переходы отсутствуют, температура внутри каждого тела в модели однородна.

Подготавливаем формулы…

Порядок работы

Используйте образец A: его удельная теплоёмкость 390 Дж/(кг·°C), либо возьмите результат предшествующего измерения. Выберите изолированный сосуд.
Задайте воду 0,25 кг при 20 °C, цилиндр 0,2 кг при 80 °C. Снимите начальные температуры; после запуска запишите температуры обоих тел в одинаковые моменты.
Определите отданную цилиндром и полученную водой теплоту. Сравните значения и объясните знак изменения внутренней энергии каждого тела.
Сформулируйте вывод по измерениям: укажите результат, сохранённые условия и ограничения модели.

Эксперимент

Таблица измерений

Записей: 0

Результаты измерений эксперимента
№	t, с	mв, кг	mц, кг	tв, °C	tц, °C	№	Действия

Пока нет измерений

Нажмите «Измерить» в эксперименте.

График

Ось XОсь Y₁Ось Y₂Вид графика

График появится после измерений

Ответ

Для цилиндра A массой 0,2 кг при 80 °C и воды 0,25 кг при 20 °C в изолированном сосуде дождитесь 600 с. Сколько теплоты отдал цилиндр? Ответ в джоулях до сотен.

Вопрос для размышления

Почему в изолированном сосуде отданная цилиндром теплота близка к полученной водой?