Измерение удельной теплоты плавления льда

Цель работы

Изучение методики экспериментального определения удельной теплоты плавления льда.

Общие положения

Удельную теплоту плавления льда можно определить следующим способом. Если налить в стакан калориметра теплую воду массой m₁ и температурой t₁ и опустить в нее лед массой m₂ при температуре t₃ = 0°С, то при расплавлении всего льда температура t₂ в калориметре определится следующим уравнением:

m₂l + m₂c(t₂ - t₁) = m₁c(t₁- t₂) + m_kc_k(t₄ - t₂),

где l - удельная теплота плавления льда, с – удельная теплоёмкость воды, m_k-масса калориметра, с_k - удельная теплоемкость вещества калориметра, t₄-начальная температура калориметра.

Выполнение эксперимента и расчета можно упростить, если про эксперимент таким образом, чтобы начальное t₄ и конечное t₂ значение температуры калориметра были одинаковыми. В этом случае уравнение теплового баланса принимает вид m₂l + m₂c(t₂ – t₃) = m₁c(t₁ – t₂)

С учетом того, что t₂ = 0⁰ C, удельная теплота плавления льда из этого уравнения равна l = (m₁c(t₁ – t₂) – m₂ct₂) / m₂

Проведение эксперимента и обработка результатов

1. Приготовьте некоторое количество льда. Подержите лёд некоторое время при комнатной температуре, чтобы его температура стала 0°С. При этом часть льда должна растаять, а остальной лёд будет плавать в воде.

2. Налейте 150см³ теплой воды в измерительный цилиндр. Температура теплой воды должна превышать комнатную температуру t₂ примерно на 40°С. Измерьте температуру t₁, теплой воды в изме­рительном цилиндре. Вылейте теплую воду во внутренний стакан калориметра.

3. Возьмите небольшой кусок льда, осушите его фильтровальной бумагой и опустите в теплую воду в калориметре. Воду постоянно перемешивайте и следите за показаниями термометра. После полного расплавления первого куска льда положите в воду второй и так да­лее до тех пор, пока температура воды в калориметре не достиг­нет значения t₂, равного температуре воздуха в комнате.

4. Перелейте воду из стакана калориметра в измерительный цилиндр. По увеличению объема DV воды найдите массу m₂, растаяв­шего льда.

5. Вычислите удельную теплоту плавления льда. Результат из­мерений и вычислений занесите в отчетную таблицу. Оцените грани­цы погрешностей измерений.

Контрольные вопросы

1. Почему при выполнении расчетов в данной работе не учи­тывалась теплоемкость калориметра?

2. В каком случае погрешность измерений в данной работе бу­дет меньше, при быстром выполнении всех операций или при медлен­ном? Почему?