Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

R44Z0PKvyAJg41

Ćwiczenie 1

Ćwiczenie 2

Kalorymetr to przyrząd służący do pomiaru zmian temperatury podczas procesów termodynamicznych w warunkach dobrej izolacji cieplnej od otoczenia (zob. rys.).

R1GnrWPLitx0N

Na rysunku pokazano kalorymetr w przekroju tak, aby pokazać jego wnętrze. Zewnętrzną część kalorymetru stanowi naczynie w kształcie walca. W pokrywce tego naczynia są dwa otwory, przez które włożono do środka mieszadło i termometr. Wewnętrzna część kalorymetru to również naczynie w kształcie walca, ale o mniejszych rozmiarach. Między ściankami naczynia wewnętrznego i zewnętrznego jest luka wypełniona izolacją termiczną. W naczyniu wewnętrznym jest woda, w której zanurzone są mieszadło i termometr. Wszystkie części kalorymetru opisano wskazując je na rysunku. — Rys. Schemat konstrukcji **kalorymetru aluminiowego**. Kalorymetr składa się z naczynia (zewnętrznego), w którym znajduje się drugie, aluminiowe naczynie (wewnętrzne). Oba naczynia przedzielone są izolacją termiczną (na rysunku rolę izolacji pełni powietrze). Kalorymetr posiada przykrywkę z otworami na mieszadełko i otworem przeznaczonym dla termometru.

RL8FB55aIL8QD

Ćwiczenie 3

W aluminiowym kalorymetrze o masie $m_{k}$ znajduje się $m_{w}$ wody o temperaturze $t_{p}$ . Do kalorymetru wrzucono kawałek lodu o masie $M$ i temperaturze $t_{0}$ = 0°C. Zapisz równanie bilansu cieplnego dla procesów termodynamicznych, które zachodzą wewnątrz kalorymetru. Załóż, że wartości ciepła właściwego wody $c_{w}$ , aluminium $c_{Al}$ oraz kalorymetru $c_{k}$ , a także wartość ciepła topnienia lodu $c_{t}$ są znane. Swoją odpowiedź zapisz w polu poniżej, a następnie porównaj ją z podaną odpowiedzią wzorcową.

Lód pobiera ciepło na stopienie i ogrzanie powstałej z niego wody do temperatury końcowej: $Q_{p o b r a n e} = M c_{t} + M c_{w} (t_{k} - t_{0})$ .

Woda i kalorymetr oddają ciepło, skutkiem czego ich temperatura zmniejsza się: $Q_{o d d a n e} = m_{k} c_{k} (t_{p} - t_{k}) + m_{w} c_{w} (t_{p} - t_{k}) .$

Równanie bilansu: $Q_{p o b r a n e} = Q_{o d d a n e}$ ma postać:

M c_{t} + M c_{w} (t_{k} - t_{0}) = m_{k} c_{k} (t_{p} - t_{k}) + m_{w} c_{w} (t_{p} - t_{k}) .

Ćwiczenie 4

R1Pn7MlJN57rw

Ćwiczenie 5

Rnt41T4nL1pU1

Ciepło pobrane przez wodę podczas zwiększania temperatury od temperatury początkowej: t do temperatury końcowej: tIndeks dolny k wynosi:

$Q_{\text{pobrane}}=mc_w(t_k-t).$

Ciepło to jest równe ciepłu oddanemu przez łyżeczkę $Q_{\text{oddane}}$ , czyli:

Q_{oddane} = m c_{w} (t_{k} - t) .

Stąd wyznaczamy temperaturę końcową wody:

t_{k} = \frac{Q_{o d d a n e} + m c_{w} t}{m c_{w}} = \frac{930 J + 0, 2 k g \cdot 4200 \frac{J}{k g \cdot K} \cdot 10 ° C}{0, 2 k g \cdot 4200 \frac{J}{k g \cdot K}} = 11 ° C

Ćwiczenie 6

R1d7ajruEIski

Podczas podgrzewania do temperatury topnienia złoto pobiera ciepło: $m c_{w} (t_{t} - t)$ , a w procesie topnienia pobiera ciepło: $m c_{t}$ . Całkowite ciepło pobrane jest zatem równe:

Q = m c_{w} (t_{t} - t) + m c_{t} .

Po podstawieniu danych liczbowych dostajemy:

$Q=0,008\text{ kg}\cdot129\mathrm{\frac{J}{kg\cdot K}}\cdot(1063^{\circ}\text{C}-23^{\circ}\text{C})+0,008\text{ kg}\cdot64000\mathrm{\frac{J}{kg}}=1585,28\text{ J}.$

Złotnik musi dostarczyć energię równą, po zaokrągleniu do dwóch cyfr znaczących, 1600 J.

Ćwiczenie 7

RKlmDojkMZZtW

Ciepło oddane przez wodę podczas zmniejszania temperatury od $t_{2}$ do $t_{k}$ jest równe ciepłu pobranemu przez pręt, gdy jego temperatura zwiększyła się od $t_{1}$ do $t_{k}$ .

Ciepło oddane przez wodę wynosi:

$Q_{o d d a n e} = M c_{w} (t_{2} - t_{k})$ ,

gdzie M=5 kg, zaś ciepło pobrane przez pręt wynosi:

$Q_{p o b r a n e} = m c_{ż} (t_{k} - t_{1})$ .

Równanie bilansu cieplnego ma postać:

M c_{w} (t_{2} - t_{k}) = m c_{ż} (t_{k} - t_{1}) .

Ciepło właściwe żelaza jest zatem równe:

c_{z} = \frac{M c_{w} (t_{2} - t_{k})}{m (t_{k} - t_{1})} = \frac{5 kg \cdot 4200 \frac{J}{kg \cdot K} \cdot 2 K}{2, 7 kg \cdot 34 K} = 457, 516 \frac{J}{k g \cdot K},

co po zaokrągleniu daje:

c_{z} = 458 \frac{J}{k g \cdot K} .

Ćwiczenie 8

RO65z6ANSyFp9

Ciepło pobrane przez lód podczas ogrzewania od $-31 ° C$ do $0 ° C$ zostało pobrane od wody i spowodowało jej krzepnięcie. Masa wody zamienionej w lód to $m_{1} - m_{2}$ .

Ciepło pobrane przez lód podczas ogrzewania od $t_{2}$ do $t_{1}$ : $m_{x} c_{w} (t_{1} - t_{2}) .$

Ciepło oddane przez wodę w procesie krzepnięcia: $(m_{1} - m_{2}) c_{t}$ .

Równanie bilansu cieplnego ma zatem postać:

m_{x} c_{w} (t_{1} - t_{2}) = (m_{1} - m_{2}) c_{t},

skąd dostajemy:

m_{x} = \frac{(m_{1} - m_{2}) c_{t}}{c_{w} (t_{1} - t_{2})} = \frac{0, 02 k g \cdot 333000 \frac{J}{k g}}{2100 \frac{J}{k g \cdot K} \cdot 31 K} = 0, 1 k g .

Masa wrzuconego kawałka lodu wynosi 0,1 kg.

Film samouczek

Dla nauczyciela