The amount of energy needed to rise the temperature of water of a mass m is determined by the following formula:
If the electric current flows through the electric kettle with the rated power P (for the time t), then the following work is done:
Assuming 100% efficiency of work exchange done by the current flowing through the kettle to warm water, we get the following relation:
Thus, the following formula can be derived:
What is necessary to determine the specific heatspecific heatspecific heat?
Research system.
The experimental system includes:
- a kettle with known power rating, - a container to determine the mass of water, - a thermometer to assist with the initial water temperature, - stopwatch.
The measurementmeasurementmeasurement set includes a kettle with known power rating, a container to determine the mass of water and a thermometer with which we measure the initial temperatureinitial temperatureinitial temperature of water. The stopwatch is also necessary.
[Slideshow]
Instructions for running the experiment:
1. Measure the volume of water, e.g. 300 cmIndeks górny 33.
2. Using the information that 1 cmIndeks górny 33 of water weighs 1 g, complete the table with the mass of water.
3. Measure the initial temperature of water.
4. Pour water into the kettle.
5. Measure the time needed to boil water in the kettle.
6. Repeat steps 1 to 5 several times.
7. Write the results in the measurementmeasurementmeasurement table.
[Table 1]
Development of measurementmeasurementmeasurement results.
1. Determine the value of the specific heatspecific heatspecific heat for each of the measurements.
2. Determine the average valueaverage valueaverage value of the specific heatspecific heatspecific heat of water on the basis of the results.
3. Find the smallest and the greatest value of the specific heatspecific heatspecific heat of water you have determined.
4. Determine the accuracy of determining the average specific heat value of water from the formula:
5. Record the result obtained with the accuracy of its designation . Compare the result obtained with the value read from the physical tables.
6. Explain why the result obtained in the experiment differs from the specific heat value given in the physical tables.
The method described above for determining the specific heatspecific heatspecific heat of water is very simple but it is burdened with high inaccuracyinaccuracyinaccuracy. Nevertheless, it can be used to estimate the specific heatspecific heatspecific heat of water.
Selected words and expressions used in the lesson plan
Wymień przynajmniej trzy przyczyny, które wpływają na niepewność pomiaru w tym doświadczeniu. Która z przyczyn miała największy wpływ na różnicę między wynikiem doświadczenia a wartością odczytaną z tablic? Wskaż te, które powodują, że twój wynik może być większy niż ten w tablicach, oraz te, które zaniżają wyznaczoną wartość.
m41ea5f6acd15d520_1528449000663_0
Wyznaczanie ciepła właściwego wody przy użyciu grzałki o znanej mocy
m41ea5f6acd15d520_1528449084556_0
Drugi
m41ea5f6acd15d520_1528449076687_0
Uczeń doświadczalnie wyznacza ciepło właściwe wody.
m41ea5f6acd15d520_1528449068082_0
45 minut
m41ea5f6acd15d520_1528449523725_0
Orientacyjne wyznaczenie ciepła właściwego wody za pomocą grzałki o znanej mocy.
m41ea5f6acd15d520_1528449552113_0
1. Rozwijanie umiejętności budowania zestawu pomiarowego.
2. Rozwijanie umiejętności wykonywania pomiarów fizycznych.
3. Analiza wyników oraz dyskusja błędów pomiarowych.
m41ea5f6acd15d520_1528450430307_0
Uczeń:
- zestawia układ doświadczalny potrzebny do wykonania pomiarów,
- przeprowadza pomiary i zapisuje je w tabeli pomiarowej.
m41ea5f6acd15d520_1528449534267_0
1. Uczenie się przez eksperymentowanie.
2. Współpraca w grupie: efekt synergii.
m41ea5f6acd15d520_1528449514617_0
1. Samodzielne wykonywanie pomiarów.
2. Opracowywanie danych pomiarowych.
m41ea5f6acd15d520_1528450127855_0
Pytania wprowadzające:
1. Co to jest ciepło właściwe?
2. W jaki sposób możemy wyznaczyć ciepło potrzebne do ogrzania wody?
3. Co to jest moc i jaki jest jej związek z energią?
4. Zaprojektuj doświadczenie przy pomocy którego wyznaczysz ciepło właściwe wody.
m41ea5f6acd15d520_1528446435040_0
Doświadczenie
Hipoteza badawcza:
Przy użyciu czajnika elektrycznego można oszacować ciepło właściwe wody.
Wprowadzenie teoretyczne do doświadczenia.
Ilość ciepła potrzebnego do ogrzania wody o masie m o ∆t wyznaczamy ze wzoru:
Jeżeli przez czas t, przez czajnik elektryczny o mocy znamionowej P, płynie prąd to wykonywana jest praca:
Zakładając stuprocentową skuteczność zamiany pracy wykonywanej przez przepływający prąd, na ciepło, to otrzymamy związek:
Stąd bezpośrednio otrzymamy wzór:
Co jest potrzebne do wyznaczenia ciepła właściwego?
Układ badawczy.
W skład układu doświadczalnego wchodzi:
- czajnik o znanej mocy znamionowej, - pojemnik pozwalający wyznaczyć określoną masę wody, - termometr za pomocą którego mierzymy temperaturę początkową wody, - stoper.
[Slideshow]
Instrukcja wykonania doświadczenia:
1. Odmierzyć określoną objętość wody np. 300 cmIndeks górny 33.
2. Korzystając z informacji, że 1 cmIndeks górny 33 wody waży 1 g uzupełnić masę wody w tabeli.
3. Zmierzyć temperaturę początkową wody.
4. Wlać wodę do czajnika.
5. Mierzyć czas potrzebny do zagotowania wody w czajniku.
6. Czynności od 1 do 4 powtórzyć kilkakrotnie.
7. Wyniki zapisywać w tabeli pomiarowej
[Tabela 1]
Opracowanie wyników pomiarowych:
1. Dla każdego z wykonanych pomiarów wyznaczyć wartość ciepła właściwego.
2. Na podstawie otrzymanych wyników wyznacz wartość średnią ciepła właściwego wody.
3. Znajdź najmniejszą i największą wartość wyznaczonego przez ciebie ciepła właściwego wody.
4. Określ dokładność wyznaczenia wartość średniej ciepła właściwego wody ze wzoru:
5. Zapisz otrzymany wynik wraz z dokładnością jej wyznaczenia czyli w postaci . Porównaj otrzymany wynik z wartością odczytaną z tablic fizycznych.
6. Wyjaśnij, dlaczego otrzymany w doświadczeniu wynik różni się od wartości ciepła właściwego podanego w tablicach fizycznych.
m41ea5f6acd15d520_1528450119332_0
Zastosowana metoda wyznaczenia ciepła właściwego wody jest bardzo prosta i obarczona dużą niedokładnością. Pomimo tego można ją stosować dla oszacowania ciepła właściwego.