Для определения удельной теплоты плавления льда стали бросать

Процесс нагревания содержимого чайника можно разделить на три этапа:
1 этап — плавление льда в течение времени $\Delta t_ <1>= 2,5$ минуты — 0 минут = 2,5 минуты;
2 этап — нагрев воды на $\Delta T = 100^ < \circ>С$ в течение $\Delta t_ <2>= 10,75$ минут — 2,5 минуты = 8,25 минут;
3 этап — испарение кипящей воды в течение $\Delta t = 12,6$ минут -10,75 минут = 1,85 минуты.

На 1 этапе теплота, выделяемая нагревателем, идет на плавление льда. Пусть $\Delta m_<1>$ — количество расплавленного льда, тогда изменение объема смеси

Теплота, затраченная на плавление льда

$Q_ <1>= \lambda \Delta m_ <1>= P \Delta t_<1>$,

где $P$ — мощность чайника. Отсюда получим

На втором этапе теплота нагревательного элемента идет на нагрев воды

$Q_ <2>= cV_ <1>\rho_ <в>\Delta T = P \Delta t_<2>$,

где $V_<1>$ — объем воды в чайнике к моменту, когда весь лед расплавится. Отсюда

Подставив это выражение в формулу (1) для $\lambda$, получим

На 3 этапе объем испарившейся воды $\Delta V_ <3>= \Delta m_<3>/ \rho_<в>$, где $\Delta m_<3>$ — масса испарившейся воды. Теплота, затраченная на испарение

Источник

8 класс Лабораторная работа №2 Определение удельной теплоты плавления льда

Определение удельной теплоты плавления льда.

Цель работы: используя уравнение теплового баланса, определить удельную теплоту плавления льда.

Приборы и материалы: весы, термометр, калориметр, кусок льда, фильтровальная бумага, чайник (один на весь класс).

1. Налейте Взвесьте на весах внутренний сосуд калориметра: .

2. Налейте в него воду и взвесьте сосуд калориметра с водой – m ,

3. запишите Осторожно влейте холодную воду в сосуд с горячей водой, помешайте термометром полученную смесь и измерьте ее температуру .

4. Рассчитайте количество теплоты, отданное горячей водой при остывании до температуры смеси , , и количество теплоты, полученное холодной водой при ее нагревании до этой же температуры : .

Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.

Масса горячей воды, m , кг

Начальная температура холодной воды, ,

Температура смеси, ,

Количество теплоты, отданное горячей водой, Дж

Масса холодной воды, , кг

Начальная температура горячей воды, ,

Количество теплоты, полученное холодной водой, Дж

5. Сравните количество теплоты, отданное горячей водой, с количеством теплоты, полученным холодной водой, и сделайте соответствующий вывод.

6. Относительную погрешность эксперимента оцените соотношением:

где — количество теплоты, отданное горячей водой; — количество теплоты, полученное холодной водой.

7. Сделайте вывод.

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Источник

Лабораторная работа по физике 10 класс. Определение удельной теплоты плавления льда.

«Определение удельной теплоты плавления льда».

Плавление — это процесс перехода вещества из твѐрдого состояния в жидкое,

сопровождающийся поглощением энергии. Количество теплоты, необходимое для плавления

единицы массы вещества при температуре плавления, называется удельной теплотой плавления (Дж/кг):

Удельную теплоту плавления льда можно определить калориметрическим способом. Для

этого в калориметр с водой погружают кусочек льда. Согласно уравнению теплового баланса

В процессе теплообмена отдаѐт теплоту горячая вода (Qв).

где св — удельная теплоемкость воды (см таблицу)

tкон – конечная установившаяся температура

tв –начальная температура воды.

Лѐд и образовавшаяся изо льда вода получают теплоту (Qпол), при этом лед плавится (Qл) и

образовавшаяся изо льда талая вода нагревается (Qтв)

где —

удельная теплота плавления льда,

mл – масса льда (талой воды),

tл – начальная температура льда 0oС.

Оборудование: Калориметр. Сосуд с тающим льдом. Сосуд с водой. Весы с разновесами. Термометр.

Порядок выполнения работы.

1. Во внутренний сосуд калориметра налить 100-150 см3 воды (Vв). Результат перевести в СИ.

2. Измерить начальную температуру воды tв.

3. Взять небольшой кусочек льда, взвесить его (mл) и опустить в воду. Когда весь лѐд расплавится, отметить самую низкую установившуюся температуру tкон.

4. Вычислить массу горячей воды mв = ρв·Vв

5. Используя данные опыта, составить уравнение теплового баланса и определить удельную

теплоту плавления льда.

6. Сравнить полученный результат с табличным, и вычислить абсолютную погрешность измерений

7. Вычислить относительную погрешность измерений

8. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.

9. Оформить окончательную запись результата.

1. Как изменяется кинетическая энергия молекул пари нагревании твѐрдого тела до точки

плавления и при плавлении?

2. В воду, находящуюся в термосе при 0С, опустили кусочек льда, температура которого 0С. Будет ли лѐд плавиться? Почему?

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Курс профессиональной переподготовки

Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации

Курс повышения квалификации

Современные педтехнологии в деятельности учителя

Номер материала: ДБ-647952

Международная дистанционная олимпиада Осень 2021

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

ВШЭ перейдет на удаленку до конца года

Время чтения: 1 минута

В Хабаровске утвердили дополнительные школьные каникулы

Время чтения: 1 минута

Школьников не планируют переводить на удаленку после каникул

Время чтения: 1 минута

Минпросвещения объявило конкурс «Учитель-международник»

Время чтения: 1 минута

В школе в Пермском крае произошла стрельба

Время чтения: 1 минута

Минобрнауки внедрит в программы вузов модуль по Великой Отечественной войне

Время чтения: 1 минута

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник

§ 15. Удельная теплота плавления

В предыдущем параграфе мы рассматривали график плавления и отвердевания льда. Из графика видно, что, пока лёд плавится, температура его не меняется (см. рис. 18). И лишь после того, как весь лёд расплавится, температура образовавшейся жидкости начинает повышаться. Но ведь и во время процесса плавления лед получает энергию от сгорающего в нагревателе топлива. А из закона сохранения энергии следует, что она не может исчезнуть. На что же расходуется энергия топлива во время плавления?

Мы знаем, что в кристаллах молекулы (или атомы) расположены в строгом порядке. Однако и в кристаллах они находятся в тепловом движении (колеблются). При нагревании тела средняя скорость движения молекул возрастает. Следовательно, возрастает и их средняя кинетическая энергия и температура. На графике это участок АВ (см. рис. 18). Вследствие этого размах колебаний молекул (или атомов) увеличивается. Когда тело нагреется до температуры плавления, то нарушится порядок в расположении частиц в кристаллах. Кристаллы теряют свою форму. Вещество плавится, переходя из твёрдого состояния в жидкое.

Следовательно, вся энергия, которую получает кристаллическое тело после того, как оно уже нагрето до температуры плавления, расходуется на разрушение кристалла. В связи с этим температура тела перестаёт повышаться. На графике (см. рис. 18) это участок ВС.

Опыты показывают, что для превращения различных кристаллических веществ одной и той же массы в жидкость при температуре плавления требуется разное количество теплоты.

• Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо сообщить кристаллическому телу массой 1 кг, чтобы при температуре плавления полностью перевести его в жидкое состояние, называется удельной теплотой плавления.

Удельную теплоту плавления обозначают λ (греч. буква «лямбда»). Её единица — 1 Дж/кг.

Определяют удельную теплоту плавления на опыте. Так, было установлено, что удельная теплота плавления льда равна 3,4 • 10 5 Дж/кг. Это означает, что для превращения куска льда массой 1 кг, взятого при О °С, в воду такой же температуры требуется затратить 3,4 • 10 5 Дж энергии. А чтобы расплавить брусок из свинца массой 1 кг, взятого при его температуре плавления, потребуется затратить 2,5 • 10 4 Дж энергии.

Следовательно, при температуре плавления внутренняя энергия вещества в жидком состоянии больше внутренней энергии такой же массы вещества в твёрдом состоянии.

Чтобы вычислить количество теплоты Q, необходимое для плавления кристаллического тела массой т, взятого при его температуре плавления и нормальном атмосферном давлении, нужно удельную теплоту плавления λ умножить на массу тела m:

Из этой формулы можно определить, что

Опыты показывают, что при отвердевании кристаллического вещества выделяется точно такое же количество теплоты, которое поглощается при его плавлении. Так, при отвердевании воды массой 1 кг при температуре О °С выделяется количество теплоты, равное 3,4 • 10 5 Дж. Точно такое же количество теплоты требуется и для плавления льда массой 1 кг при температуре О °С.

При отвердевании вещества всё происходит в обратном порядке. Скорость, а значит, и средняя кинетическая энергия молекул в охлаждённом расплавленном веществе уменьшаются. Силы притяжения теперь могут удерживать медленно движущиеся молекулы друг около друга. Вследствие этого расположение частиц становится упорядоченным — образуется кристалл. Выделяющаяся при кристаллизации энергия расходуется на поддержание постоянной температуры. На графике это участок EF (см. рис. 18).

Кристаллизация облегчается, если в жидкости с самого начала присутствуют какие-либо посторонние частицы, например пылинки. Они становятся центрами кристаллизации. В обычных условиях в жидкости имеется множество центров кристаллизации, около которых и происходит образование кристалликов.

При кристаллизации происходит выделение энергии и передача её окружающим телам.

Количество теплоты, выделяющееся при кристаллизации тела массой m, определяется также по формуле

Внутренняя энергия тела при этом уменьшается.

П р и м е р. Для приготовления чая турист положил в котелок лёд массой 2 кг, имеющий температуру О °С. Какое количество теплоты необходимо для превращения этого льда в кипяток при температуре 100 °С? Энергию, израсходованную на нагревание котелка, не учитывать.

Какое количество теплоты понадобилось бы, если вместо льда турист взял из проруби воду той же массы при той же температуре?

Запишем условие задачи и решим её.

Нагревание льда в котелке

Вопросы

1. Как объяснить процесс плавления тела на основе учения о строении вещества?
2. На что расходуется энергия топлива при плавлении кристаллического тела, нагретого до температуры плавления?
3. Что называется удельной теплотой плавления?
4. Как объяснить процесс отвердевания на основе учения о строении вещества?
5. Как вычисляют количество теплоты, необходимое для плавления кристаллического тела, взятого при температуре плавления?
6. Как вычислить количество теплоты, выделяющееся при кристаллизации тела, имеющего температуру плавления?

Упражнение 12

1. На рисунке 19 изображены графики зависимости температуры от времени двух тел одинаковой массы. У какого из тел выше температура плавления? У какого тела больше удельная теплота плавления? Одинаковы ли удельные теплоёмкости тел?

2. Тающий лёд принесли в помещение, температура которого О °С. Будет ли лёд в этом помещении продолжать таять?

3. В ведре с водой плавают куски льда. Общая температура воды и льда О °С. Будет ли лёд таять или вода замерзать? От чего это зависит?

4. Сколько энергии нужно затратить, чтобы расплавить лёд массой 4 кг при температуре 0 °С?

5. Сколько энергии требуется затратить, чтобы расплавить свинец массой 20 кг при температуре плавления? Сколько энергии понадобится для этого, если начальная температура свинца 27 °С?

Задание

1. Поставьте на плиту две одинаковые жестяные банки. В одну налейте воду массой 0,5 кг, в другую положите несколько кубиков льда той же массы. Заметьте, сколько времени потребуется, чтобы вода в обеих банках закипела. Напишите краткий отчёт о вашем опыте и объясните его результаты.

2. Прочитайте параграф «Аморфные тела. Плавление аморфных тел». Подготовьте по нему доклад.

Источник