Ëàáîðàòîðíà ðîáîòà ¹1 Ïîð³âíÿííÿ ê³ëüêîñòåé òåïëîòè ïðè çì³øóâàíí³ âîäè ð³çíî¿ òåìïåðàòóðè Ìåòà ðîáîòè: âèçíà÷èòè ê³ëüê³ñòü òåïëîòè, ùî â³ääàíà ãàðÿ÷îþ òà îäåðæàíà õîëîäíîþ âîäîþ ïðè òåïëîîáì³í³, ïîÿñíèòè ðåçóëüòàò. Òîá³ áóäóòü ïîòð³áí³: êàëîðèìåòð, ìåíçóðêà, òåðìîìåòð, ñêëÿíêà. Ïîÿñíåííÿ òà ðåêîìåíäàö³¿ äî ðîáîòè: Êàëîðèìåòð (â³ä ëàò. calor òåïëî òà ìåòð) ïðèëàä äëÿ âèì³ðþâàííÿ ê³ëüêîñò³ òåïëîòè, ÿêà âèä³ëÿºòüñÿ ïðè ð³çíîìàí³òíèõ ô³çè÷íèõ, õ³ì³÷íèõ àáî á³îëîã³÷íèõ ïðîöåñàõ. ³í ñêëàäàºòüñÿ ç äâîõ ñêëÿíîê, ðîçä³ëåíèõ ïîâ³òðÿíèì ïðîì³æêîì. Äåíöå âíóòð³øíüî¿ ñêëÿíêè â³ää³ëåíå â³ä äåíöÿ çîâí³øíüî¿ äåðåâ ÿíîþ àáî ïëàñòìàñîâîþ ï³äñòàâêîþ. Òàêà áóäîâà äîçâîëÿº çìåíøèòè òåïëîâ³ âòðàòè, ñòâîðþþ÷è òåïëî³çîëþþ÷ó ïîâ³òðÿíó îáîëîíêó. Ïðè çì³øóâàíí³ ãàðÿ÷î¿ òà õîëîäíî¿ âîäè, î÷åâèäíî, ãàðÿ÷à âîäà áóäå îñòèãàòè, âèä³ëÿþ÷è òåïëîâó åíåðã³þ. Õîëîäíà âîäà, â³äïîâ³äíî, áóäå íàãð³âàòèñÿ, ïîãëèíàþ÷è òåïëîâó åíåðã³þ. Öåé ïðîöåñ áóäå òðèâàòè äîòè, äîêè íå íàñòàíå òåïëîâà ð³âíîâàãà, òîáòî â êàëîðèìåòð³ âñòàíîâèòüñÿ ïåâíà òåìïåðàòóðà (ó ïîäàëüøîìó ìè áóäåìî íàçèâàòè ¿¿ òåìïåðàòóðîþ ñóì³ø³). Ñë³äóþ÷è çà òåîð³ºþ, ê³ëüê³ñòü òåïëîòè, ÿêó âèä³ëÿº ãàðÿ÷à âîäà ïðè îñòèãàíí³ äî òåìïåðàòóðè ñóì³ø³, ïîâèííà äîð³âíþâàòè ê³ëüêîñò³ òåïëîòè, ÿêó ïîãëèíå õîëîäíà âîäà, íàãð³âàþ÷èñü äî òåìïåðàòóðè ñóì³ø³. Àëå öå â òåîð³¿. Íà ïðàêòèö³, ÿê òè ïîáà÷èø, ö³ çíà÷åííÿ íå áóäóòü äîð³âíþâàòè. ×îìó? Òîìó ùî òåïëî, ÿêå âèä³ëèòü ãàðÿ÷à âîäà, ï³äå íå ò³ëüêè íà íàãð³âàííÿ õîëîäíî¿, à é íà íàãð³âàííÿ ñò³íîê êàëîðèìåòðà, ïîâ³òðÿ ó êëàñ³. Êàæóòü, ùî ìàþòü ì³ñöå òåïëîâ³ âòðàòè. Âèêîíàííÿ ðîáîòè
1. Âèçíà÷åííÿ ö³íè ïîä³ëêè òåðìîìåòðà. Òè áóäåø âèì³ðþâàòè òåìïåðàòóðó ãàðÿ÷î¿ òà õîëîäíî¿ âîäè ³ òè ìóñèø âì³òè ïðî÷èòàòè ïîêàçè íà øêàë³. ßêùî â òåáå ðòóòíèé òåðìîìåòð, áóäü îáåðåæíèì, ùîá íå ðîçáèòè, àäæå âèïàðè ðòóò³ íåáåçïå÷í³ äëÿ ëþäèíè; 168
à) óâàæíî ïîäèâèñü íà øêàëó ³ îáåðè ïàðó ïîä³ëîê, 30 á³ëÿ ÿêèõ ïðîñòàâëåí³ ÷èñëîâ³ çíà÷åííÿ. Íàïðèêëàä, 10 ³ 20; 20 á) ïîðàõóé ê³ëüê³ñòü ïðîì³æê³â ì³æ öèìè ïîä³ëêàìè. Ó íàøîìó âèïàäêó ¿õ 5; 10 â) òîä³ íà îäíó ìàëåíüêó ïîä³ëêó ïðèïàäàòèìå òåìïåðàòóðà: ö³íà ïîä³ëêè = (20 10) : 5 = 2°C. Òîä³ íàø òåðìîìåòð ïîêàçóº çàðàç 24°C = 20°C + 2 ïîä³ëêè ïî 2°C. 2. Íàëèé ó ñêëÿíêó àáî ìåíçóðêó 100 ã õîëîäíî¿ âîäè. Ó ïîäàëüøèõ ðîçðàõóíêàõ ìè ïîçíà÷àºìî ¿¿ ìàñó m1. 3. Âèì³ðÿé òåìïåðàòóðó õîëîäíî¿ âîäè. Ïîçíà÷èìî ¿¿ t1. 4. Íàëèé äî êàëîðèìåòðà 100 ã ãàðÿ÷î¿ âîäè. Ðîáè öå îáåðåæíî, àáè íå îáïåêòèñü. Ó ïîäàëüøèõ ðîçðàõóíêàõ ìè ïîçíà÷àºìî ¿¿ ìàñó m2. 5. Âèì³ðÿé òåìïåðàòóðó ãàðÿ÷î¿ âîäè. Ïîçíà÷èìî ¿¿ t2. 6. Ïåðåëèé õîëîäíó âîäó äî êàëîðèìåòðà. 7. Âèì³ðÿé òåìïåðàòóðó ñóì³ø³. Ïîçíà÷èìî ¿¿ t. 8. Ïðè íåîáõ³äíîñò³ çàíåñè îäåðæàí³ öèôðè äî òàáëèö³. 9. Âèðàõóºìî ê³ëüê³ñòü òåïëîòè, ÿêó îäåðæàëà õîëîäíà âîäà ïðè íàãð³âàíí³ â³ä òåìïåðàòóðè t1 äî òåìïåðàòóðè ñóì³ø³ t. Q1 = c m1 (t t1); à) c ïèòîìà òåïëîºìí³ñòü. Çíà÷åííÿ øóêàºìî ó â³äïîâ³äí³é òàáëèö³. Äëÿ âîäè c = 4200 Äæ/êã °C; á) ïåðåâåäåìî ìàñó, âèñëîâëåíó ó ãðàìàõ, ó ê³ëîãðàìè. Çãàäàâøè, ùî 1 ã = 0,001 êã, ìàºìî 100 ã = 0,1 êã. Ñàìå öå çíà÷åííÿ ìàñè (ó ê³ëîãðàìàõ) áóäå ï³äñòàâëÿòèñÿ ó ôîðìóëó; â) äî çíà÷åííÿ ï³äïèøè îäèíèö³ âèì³ðó äëÿ ê³ëüêîñò³ òåïëîòè [Q1] = Äæ. 10. Âèðàõóºìî ê³ëüê³ñòü òåïëîòè, ÿêó â³ääàëà ãàðÿ÷à âîäà ïðè îõîëîäæåíí³ â³ä òåìïåðàòóðè t2 äî òåìïåðàòóðè ñóì³ø³ t. Q2 = c m2 (t2 t); à) ïèòîìó òåïëîºìí³ñòü âîäè ìè âæå çíàõîäèëè ó òàáëèö³: c = 4200 Äæ/êã °C; á) òàê ÿê ìàñà ãàðÿ÷î¿ âîäè òàêîæ 100 ã, òî çàïèøåìî â³äðàçó 100 ã = 0,1 êã; â) ³ äîïèøåìî îäèíèö³ âèì³ðó òåïëîòè [Q2] = Äæ. ßêùî òè ï³äðàõóâàâ óñå â³ðíî, òî îäåðæàí³ òîáîþ çíà÷åííÿ áóäóòü ïðèáëèçíî îäíàêîâ³ (âñå æ òàêè Q2 > Q1). Ìè âæå ç ÿñóâàëè, ùî ÷àñòèíà òåïëîâî¿ åíåð㳿, ÿêó âèä³ëèëà ïðè îõîëîäæåíí³ ãàðÿ÷à âîäà, ï³øëà íà íàãð³âàííÿ ñò³íîê 169