ОПРЕДЕЛЯНЕ НА СПЕЦИФИЧНАТА ТОПЛИНА НА ТВЪРДО ТЯЛО
ОПРЕДЕЛЯНЕ НА СПЕЦИФИЧНАТА ТОПЛИНА НА ТВЪРДО ТЯЛО
Принцип: Калориметрията е частта от термодинамиката, която се занимава с измерването на количествата топлина. Топлината е форма на енергия, която се дължи на термично възбуждане и се измерва в джаули (J) или калории. Калория е количеството топлина, необходимо на грам дестилирана вода, за да повиши температурата си с един градус, от 19,5 0 до 20,5 0 С. Калорията съответства на 4,18 джаула в системата SI. Количеството топлина, получено от тялото, зависи от масата м от неговото, от естеството на тялото, характеризиращо се с характерна константа, обозначена с ° С, и температурната разлика t, т.е.
Q = m. ° С. т
Следователно: c =; ако m = 1 и t = 1 0 получаваме, c = Q.
Така че специфичната топлина е количеството топлина, необходимо на единицата маса в тялото, за да повиши температурата му с един градус. В системата CGS се измерва в
= и в международната система = .
Специфичната топлина на водата е 1 кал/г. grd = 4.18 J/KgK. Той е много по-голям от повечето тела. Продуктът между специфичната топлина и телесната маса се нарича калоричен капацитет и се обозначава с C = m.c. Продуктът между специфичната топлина и моларната маса M се нарича специфична моларна топлина, CM = c.M или моларна топлина.
Специфичната топлина на тялото може да се определи по няколко метода, като най-простият се основава на метода на смесите. Той се основава на топлообмена, който се постига чрез контакт на две или повече тела с различни температури. Например, ако поставим в калориметър с вода тяло, чиято температура е по-висока от тази на водата, то ще отдели определено количество топлина. В момента на термично равновесие, съгласно принципите на калориметъра, важи равенството:
Q1 = Q2 - Q3, където Q1 представлява количеството топлина, отделяно от по-топлото тяло, Q2 количеството топлина, погълната от водата в калориметъра и Q3 количеството топлина, погълната от калориметъра, бъркалката и термометъра.
където: m е масата на тялото, което трябва да се анализира, m1 е масата на водата в калориметъра, m2 е масата на калориметъра, бъркалката и термометъра, c е специфичната топлина на тялото, c1 е специфичната топлина на водата, c2 е специфичната топлина на калориметъра, термометъра и бъркалката, t2 е крайната температура на сместа (равновесие), t е началната телесна температура, t1 е началната температура на водата в калориметъра, бъркалката, термометъра. Така че t> t2> t1.
Замествайки стойностите за Q1, Q2 и Q3, получаваме:
Калоричният капацитет на калориметъра (m2 c2) се определя предварително и се нарича воден еквивалент на калориметъра (маркиран с А).
По този начин можем да изчислим специфичната топлина на тялото, като вземем предвид стойността на водния еквивалент на калориметъра и факта, че за водата специфичната топлина е равна на 1 кал/g градус (или 4185 J/kg градуса), имаме:
c =
устройства: Калориметричният съд се състои от цилиндричен съд В, поставен в по-голям съд С и топлоизолиран.
Фиг. 4.1 Компонентни части на калориметър.
- В калориметъра се въвежда точно измерено количество вода, m1.
- Измерете температурата на водата в калориметъра t1 (или с живачен термометър, или с електрически термометър)
- Тялото се претегля; след това се поставя в тенджера с вряща вода, където се оставя за няколко минути.
- Измерва се температурата на врящата вода, която представлява началната телесна температура t.
- Бързо поставете нагрятото тяло в калориметъра, бавно разклащайки водата от калориметъра.
- Следвайте указанието на термометъра. Когато е неподвижен, стойността се отчита. Това е крайната температура на сместа, t2.
За да определите специфичната телесна топлина, въведете данните в горната връзка. Измерванията и изчисленията ще се извършват за различни материали: желязо, олово, алуминий, сплави.
Резултатите са изброени в следната таблица:
(кал/g) g g 0 C 0 C 0 C (кал/g. град)