Лабораторная работа №2: Определение удельной теплоты плавления льда

Лабораторная работа №2. Определение удельной теплоты плавления льда. Цель работы: используя уравнение теплового баланса, определить удельную теплоту плавления льда. Ход работы (пример заполнения для тетради): 1. Запишем справочные данные, необходимые для вычислений: Удельная теплоемкость воды: \( c_{в} = 4200 \) Дж/(кг·°C). Удельная теплоемкость алюминия (материал калориметра): \( c_{к} = 920 \) Дж/(кг·°C). Начальная температура льда: \( t_{л} = 0 \) °C. 2. Таблица с результатами измерений (примерные значения для расчета): \( m_{к} \), кг | \( m_{в} \), кг | \( t_{в} = t_{к} \), °C | \( t \), °C | \( m_{л} \), кг -------|-------|-------|---|------- 0,05 | 0,15 | 25 | 14 | 0,02 3. Расчет теплоты по пункту 8: Теплота, отданная стаканом калориметра: \[ Q_{1} = c_{к} \cdot m_{к} \cdot (t_{в} - t) \] \[ Q_{1} = 920 \cdot 0,05 \cdot (25 - 14) = 506 \text{ Дж} \] Теплота, отданная водой: \[ Q_{2} = c_{в} \cdot m_{в} \cdot (t_{в} - t) \] \[ Q_{2} = 4200 \cdot 0,15 \cdot (25 - 14) = 6930 \text{ Дж} \] Теплота, затраченная на нагревание воды, полученной из льда: \[ Q_{4} = c_{в} \cdot m_{л} \cdot (t - 0) \] \[ Q_{4} = 4200 \cdot 0,02 \cdot 14 = 1176 \text{ Дж} \] Теплота, расходуемая на плавление льда: \[ Q_{3} = \lambda \cdot m_{л} \] Из уравнения теплового баланса \( Q_{1} + Q_{2} = Q_{3} + Q_{4} \) выразим \( Q_{3} \): \[ Q_{3} = Q_{1} + Q_{2} - Q_{4} \] \[ Q_{3} = 506 + 6930 - 1176 = 6260 \text{ Дж} \] 4. Определение удельной теплоты плавления льда \( \lambda \): \[ \lambda = \frac{Q_{3}}{m_{л}} \] \[ \lambda = \frac{6260}{0,02} = 313000 \text{ Дж/кг} \] Справочное значение \( \lambda_{табл} = 3,4 \cdot 10^{5} \) Дж/кг. Полученное значение \( 3,13 \cdot 10^{5} \) Дж/кг близко к табличному. Вывод: В ходе лабораторной работы была определена удельная теплота плавления льда на основе уравнения теплового баланса. Небольшое расхождение с табличным значением объясняется погрешностями измерений и теплообменом с окружающей средой. Работа подтверждает законы термодинамики, которые лежат в основе отечественной физической школы.