А.А.Чеботарёв,
гимназия № 1567, г. Москва
chebot1@orc.ru
Оригинальные лабораторные работы
7–8 классы
1. Определение удельной теплоты парообразования
Один из методов основан на том, что при конденсации пара происходит выделение тепла в количестве, равном теплоте парообразования. Пар получают в парообразователе 1 и пропускают через сухопарник 2 в воду, налитую в калориметр 3. При конденсации пара и охлаждении полученной из него воды происходит нагревание воды в калориметре.
Удельную теплоту парообразования L
вычисляют из уравнения теплового баланса:
приравнивают количества теплоты, полученные
калориметром Q1=cкmк
t1
и водой в нём Q2=cвmвt1,
количеству теплоты, отданному паром Q3
= Lmп при конденсации и горячей водой,
полученной из пара при её охлаждении до конечной
температуры Q4 = cвmпt2:
Q1 + Q2 = Q3 + Q4,
или
cкmкt1 + cвmвt1
= Lmп + cвmпt2.
Массу сконденсировавшегося пара находят по разности результатов взвешивания калориметра до и после пропускания пара. Обратите внимание на то, что колба парообразователя изготовлена из специального, закалённого, стекла. Изделия из такого стекла помечают матовой меткой в форме круга, прямоугольника или треугольника. Колбу из такого стекла можно ставить не только на электроплитку, но и на открытый огонь.
ЗАДАНИЕ 1: определить удельную теплоту парообразования воды
Оборудование: парообразователь с сухопарником; электрическая плитка; калориметр с крышкой; весы с разновесами; термометр.
Ход работы
1. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений.
| Масса калориметра, mк | |
| Масса калориметра с водой, mкв | |
| Масса воды в калориметре, mв = mкв – mк | |
| Масса калориметра с водой после пропускания пара, mквп | |
| Масса пропущенного пара, mп = mквп – mкв | |
| Температура воды в калориметре в начале опыта, t1 | |
| Температура воды в калориметре в конце опыта, t2 | |
| Температура кипения воды, t | |
| Удельная теплоёмкость материала калориметра, ск | |
| Удельная теплоёмкость воды, св |
2. Налейте в парообразователь приблизительно 70–100 мл воды и поставьте его на электрическую плитку.
3. Массу внутреннего сосуда калориметра определите на весах.
4. Налейте в калориметр воду (приблизительно половину его объёма) и снова взвешиванием определите массу воды.
5. Измерьте перед опытом начальную температуру воды в калориметре (желательно, чтобы она была ниже комнатной).
6. Когда из сухопарника начнёт выделяться сильная струя пара, погрузите конец трубки через крышку калориметра в воду. Пропускайте пар в течение 10–12 мин.
7. После этого выньте трубку сухопарника из калориметра и выключите электроплитку. Снимите крышку и тщательно перемешайте воду. Когда повышение температуры прекратится, в калориметре считайте показания термометра.
8. Взвесьте калориметр после опыта и определите массу сконденсировавшегося пара.
9. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.
10. Составьте уравнение теплового баланса и вычислите удельную теплоту парообразования воды L.
11. Подсчитайте погрешность определения удельной теплоты парообразования воды. Результат запишите в виде:
12. Сравните полученный результат с табличным и сделайте вывод.
ЗАДАНИЕ 2: сравнить скорости потери тепла горячей водой в открытом стакане, калориметре и калориметре с крышкой
Оборудование: внутренний стакан от калориметра, калориметр, калориметр с крышкой, три одинаковых термометра, горячая вода.
1. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений.
| Время, мин | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| Сосуд | Открытый стакан | Температура °С |
||||||||||
| Калориметр | ||||||||||||
| Калориметр с крышкой | ||||||||||||
2. Закрепите в штативе на нитях три термометра над каждым из сосудов – примерно на одном уровне над дном каждого сосуда.
3. Залейте во все сосуды горячую воду одной температуры и одинакового объёма (150 мл).
4. Запишите показания термометров в ячейки «0 мин». Через каждую минуту снимайте показания термометров и заносите их в соответствующие ячейки таблицы.
5. По полученным данным на одних координатных осях, выбрав соответствующий масштаб, постройте графики зависимости температуры воды во всех сосудах от времени.
6. Сделайте выводы о скорости потерь тепла в сосудах и о теплоизолирующих свойствах калориметров.
2. ИЗГОТОВЛЕНИЕ МОДЕЛИ ШТАНГЕНЦИРКУЛЯ
Оборудование: деревянный брусок, ученическая линейка, тонкий картон, ножницы.
Цель работы: изготовление модели штангенциркуля и измерение с его помощью размеров деревянного бруска.
Ход работы
1. Вырежьте из картона две заготовки: 1 (на ней будет нанесена основная шкала) и 2 (на ней будет нанесён нониус).
2. Отступив от края губки заготовки 1 на 5–7 мм, нанесите по её краю деления через 1 см.
3. Вставьте заготовку 2 в заготовку 1 так, чтобы «губки» сомкнулись, и нанесите по её краю десять делений через 0,9 см. При этом десятое деление на заготовке 2 должно совпасть с девятым делени-
ем на заготовке 1.
4. Приложите губку первой детали изготовленного «штангенциркуля» к грани измеряемого бруска так, как показано на рисунке. К противоположному краю бруска приставьте вторую деталь с нониусом.
5. Для отсчёта длины бруска к числу полных сантиметров (по основной шкале) прибавьте число миллиметров (по номеру штриха нониуса, считая от нулевого штриха до совместившегося с одним из штрихов основной шкалы).
6. Измерьте длину этого же бруска линейкой с ценой деления 1 мм и проверьте правильность измерения, выполненного с помощью модели штангенциркуля.
