Описание установки

Лабораторный стенд для определения теплоемкости твердого тела включает в себя: обра­зец твердого тела, калориметр, нагреватель и колбу.

Рис.2

Устройство калориметра представлено на рис.2. Он состоит из трех емкостей 4 (стакана и двух сосудов), основания 5, мешалки 8, закрепленной на выходном валу электродвигателя 3, и термометра 2.

Внутренний стакан, в который заливается дистиллированная вода, установлен без крышки в среднем сосуде.

Средний сосуд, выполненный из органического прозрачного стекла, имеет крышку 9. В крышку 9 вворачивается крышка 10, имеющая три проходных отверстия, через которые вводятся во внутренний стакан термометр 2, мешалка 8 и образец твердого тела 6.

Наружный сосуд, предназначенный для термоизоляции внутренних стаканов, выполнен также из органического стекла. Пространство между наружным и средним сосудами заполняется дистиллированной водой, выполняющей роль адиабатической оболочки. К наружному сосуду также прикреплена крышка 9. Он установлен на резиновую прокладку и фиксируется тремя опорами.

Нагреватель предназначен для нагревания колбы с водой, в которую помещается образец твердого тела. Если образец твердого тела, нагретый до температуры t, поместить в стакан с водой калориметра, находящийся при начальной температуре t_н(t_н < t), то образец будет остывать до конечной температуры t_к теплового равновесия между водой и образцом.

При этом количество теплоты, которое будет отдано образцом воде, определяется следую­щим образом:

Q_т = c_т·m_т·(t – t_к ), (17)

где c_т, m_т – удельная теплоемкость материала и масса образца твердого тела.

Количество теплоты, которое получит вода в стакане при нагревании, будет равно

Q_ж = c_ж·m_ж·(t_к – t_н), (18)

где c_ж, m_ж – удельная теплоемкость и масса воды в калориметре (m_ж = 200 г).

Так как Q_т = Q_ж, то из (17) и (18) следует формула:

, (19)

по которой и рассчитывается удельная теплоемкость.

Порядок выполнения измерений

1. Провести измерение массы m_т образца твердого тела.

2. Налить в колбу воды и опустить в нее на шелковой нити образец твердого тела. Колбу с образцом поставить в нагреватель и довести до кипения (t = 100^о).

3. Вставить в стакан с дистиллированной водой термометр 2 и закрепить его в штативе.

4. Включить вилку калориметра в сеть и подключить мешалку.

5. Произвести измерение начальной температуры воды t_н в стакане через 3 минуты после включения мешалки. Результаты измерений занести в таблицу.

6. После закипания воды в колбе, выдержать образец при температуре кипения в течение трех минут.

7. Вынуть образец из колбы и быстро опустить его через отверстие в крышке 10 калориметра в воду стакана.

8. По термометру зафиксировать максимальную конечную температуру t_к и занести ее значение в таблицу 1.

9. Повторить измерения по пунктам 6-9 еще 4 раза.

Таблица 1

№ п/п	mт	mж	cж	t	tн	tк	cт