Закон Джоуля та ім’я теплопередачі ________________________

Закон Джоуля та ім'я теплопередачі: ________________________

А. Джоулів еквівалент тепла

Мета: Виміряти еквівалент тепла Джоуля електричним методом.

Апарат: ПК та інтерфейс, датчик температури, котушка нагріву, джерело живлення (трансформатор), калориметр: куртка та чашка, холодна вода (o C), лід, ваги, цифрові мультиметри (2) та дроти з банановими штекерами ( 5).

Теорія: Ми будемо використовувати електричну енергію для нагрівання певної кількості холодної води. Електрична енергія вимірюється в Джоулях, а тепло - калоріями. У цій діяльності ми розглянемо версію експерименту Джоуля, який дає взаємозв'язок між калорією та Джоулем.

Для цього нам потрібно виміряти кількість електричної енергії, яку ми постачаємо, і кількість теплової енергії, яку отримує вода, калориметр та нагрівач. Тоді, нехтуючи втратами тепла в приміщенні, ми могли б виявити взаємозв'язок між калорією та Джоулем.

Електрична енергія, E задається формулою: E = I V t;

де I = струм, V = напруга і t = час.

Теплова енергія або отримане тепло, Q визначається як: Q = MwCwΔT + McCcΔT + MhChΔT;

де Mw - маса води, Cw - питома теплоємність води, Mc - маса чашки калориметра, Cc - питома теплоємність чашки калориметра, Mh - маса нагрівача, Ch - питома теплоємність води нагрівач, а ΔT - зміна температури.

Джоулів еквівалент тепла, J дається через; J = E/Q.

Для того, щоб виміряти струм і напругу, нам потрібно встановити наступну схему:

1. Поки шнур живлення трансформатора відключений, підключіть трансформатор, амперметр (DMM-1) та нагрівач послідовно.

2. Підключіть вольтметр (DMM-2) до обігрівача.

3. Встановіть DMM-1 для вимірювання змінного струму в діапазоні 10 А, а DMM-2 для вимірювання змінної напруги в діапазоні 20 В.

4. Зателефонуйте інструктору, щоб перевірити конструкцію вашої схеми.

5. Знайдіть масу чашки калориметра і залийте її холодною водою (нижче 20 ° С) приблизно на 4/5 і знайдіть масу чашки водою.

6. Помістіть калориметричну чашку всередину куртки, занурте спіраль нагрівача у воду та занурте датчик температури у воду, як показано нижче.

7. Відкрийте DataStudio, виберіть «Відкрити діяльність», виберіть «Бібліотека», виберіть «Папка Physics Labs» і виберіть «P16-Температура та тепло». Клацніть на дисплеї цифр і натисніть кнопку "Пуск".

8. Підключіть живлення та обережно розмішуйте воду за допомогою датчика температури.

9. Коли температура досягне 20 o C, ПК почне збирати дані про температуру, а збір даних припиниться через 10 хвилин.

10. Важливо, щоб ви добре розмішували воду під час експерименту, особливо перед 20 o C і безпосередньо перед тим, як час досягне 10 хвилин. Поясніть, чому?

11. Запишіть показники струму та напруги та заповніть таблицю даних.

12. Від'єднайте шнур живлення трансформатора і від'єднайте ланцюг.

Маса чашки калориметра = Mc = __________ Маса чашки + води = __________

Маса води = Mw = _______ Струм = I = __________ Напруга = V = ___________

Зміна темп. = ΔT = ______ Час = t = 600 с

Подана електрична енергія = E = I V t = ___________ Джоуль

Отримана теплова енергія = Q = MwCwΔT + McCcΔT + MhChΔT = ___________ калорій
(Використовуйте Cw = 1 кал/(g.C o), Cc = 0,215 cal/(g.C o), MhCh = 2,5 кал/C o)

Припускаючи відсутність втрат тепла в приміщенні; Q калорій = E Джоулів.

Експериментальне значення: 1 калорія = __________ Джоуль.

Теоретичне значення: 1 калорія = 4,186 джоуля.

13. Напишіть висновок.

B. Теплообмін

Мета: Дослідити, які властивості впливають на тепловіддачу від гарячого предмета.

Апарат: датчики температури (2), ПК з інтерфейсом, дві банки: одна пофарбована в чорний колір, конфорка, мензурка, рукавички та вода.

Довідкова інформація:
1. Перелічіть три методи тепловіддачі та наведіть приклад для кожного.