Задача №2

Выполнить на основе опыта. Указания к опыту: В кастрюлю с плоским дном налить 200-350 мл воды. Включить газ, зафиксировать среднее постоянное пламя. Включить секундомер. Отсчитать время до закипания и время до полного выкипания воды. Определить теплоту парообразования воды. Сравнить с табличными значениями. Указать причины отличия.

Р ешение:

Q𝝉1(время до закипания) Q=cm𝛥t ,

Q𝝉2(время до полного выкипания) где с – удельная теплоемкость

V=300мл=0,3л=0,3*10^-6 вещества, в нашем случае она

m=300г =03 кг равна с=4200 Дж/кг*К;

t_в=20 ⁰С 𝛥t – изменение температуры,𝛥t=80

t_кип=100 ⁰С m – масса вещества.

𝝉₁=309.6 с Q𝝉1=4200*0,3*80=100800 Дж

𝝉₂=1706,4 с Далее найдем Q= Q𝝉/𝝉, где 𝝉 -

время подвода теплоты.

r-? Дж/кг Q= Q𝝉₁/𝝉₁=325,58 Дж/с

Далее Q𝝉2= r*m, где r – удельная теплота парообразования;

m – масса вещества; Q𝝉2 = Q* 𝝉₂= 555572,1 Дж; Следовательно

r= r=Q𝝉2/m; r=1851906,977Дж/кг.

При V=350мл, r=1816000 Дж/кг

При V=200 мл, r=2410800 Дж/кг

При V=250мл, r= 2822158,08 Дж/кг

Следовательно r_ср=(r₂₅₀+r₂₀₀+r₃₀₀+r₃₅₀)/4=2225216,26425Дж/кг

𝜹_max (погрешность, максимальная) = 100%*(r_max-r_cp)/r_max= ((2822158,08 - 2225216,26425)/ 2822158,08)*100%=21%

Причины, связанные с различием найденных значений от табличных в следующем. Так же нам необходимо затратить энергию на нагрев стальной кастрюли, поэтому и брал значение удельной теплоемкости для стали, равной 500 Дж/кг*К. Отсюда не трудно вычислить количество теплоты, так как вода и кастрюлька имели одинаковую t=20 ⁰С, а масса кастрюли равна 300гр, следовательно:

Q𝝉 =500*0.3*80=12000Дж

Так как время нагрева воды и кастрюли одинаково и равно 309.6 сек, то вычислим количество теплоты, подводимое к кастрюле в секунду:

Q =12000/309.6=38.76 Дж/с

В итоге, количество теплоты, которое ушло на нагрев кастрюли, равно: Q^`𝝉=38.76*1706,4=66139,5349 Дж

Следовательно, при сложении энергий нагрева кастрюли и воды, мы получим общую энергию. А так как испаряется только лишь вода, а температуры плиты не достаточно для плавления металла, то количество теплоты за время 𝝉₂ потраченное на нагрев, не будет точное. Оно будет больше. Найдя его при правильных лабораторных условиях, мы скорее всего бы получили ту самую табличную величину r парообразования.