5 Порядок выполнения работы

5.1 Определить "водяное число" калориметра, водяным числом С_в называют теплоемкость всех частей калориметра без жидкости.

1. В реактор (калориметрический сосуд) наливают необходимое для его заполнения количество воды известной массы (т.е. предварительно взвесив).

2. По окончании предварительного периода вместе с одиннадцатым отсчетом температуры включить одновременно источник тока и секундомер. Включать их также одновременно после повышения температуры на 0,5-0,6 . В ходе главного периода продолжать фиксировать показания термометра и несколько раз проверять показания амперметра и вольтметра. Продолжительность главного периода (вследствие инерционности системы) обычно превышает время пропускания тока в нагревателе. Запись показаний термометра в заключительном периоде можно окончить не ранее, чем получены 10-11 отсчетов равномерного температурного хода.

Таблица 1 Экспериментальные данные

Продолжение таблицы 1

Определив теплоемкость калориметрической системы с водой С_кв

(6).

рассчитать водяное число из соотношения

(7)

где и - изобарная удельная теплоемкость воды при температуре опыта и масса воды.

Для нахождения ΔТ на миллиметровой бумаге в масштабе 1мин - 1 см на оси абсцисс откладывается время (τ), а на оси ординат - температура; выбор масштаба зависит от величины ΔТ (рисунок 5). На графике отрезок АВ соответствует начальному периоду, ВС - главному, СD - конечному. Чтобы определить действительное изменение температуры ΔТ, не искаженное тепловым обменом, происходящим в течение главного периода, продолжают линии АВ и СD до пересечения с вертикальной прямой EF, лежащей между В и С. Положение линии EF находится построением: точки M и N - температуры, соответственно, начала и конца главного периода, а точка K на оси ординат равноудалена от M и N. Через точку L, найденную пересечением кривой ВС и прямой КР, проводят вертикальную прямую. Отрезок EF и будет действительным значением изменения температуры системы, т.е. таким изменением, которое сопровождало бы исследуемый процесс в условиях, исключающих потери тепла в окружающую среду.

Крутизна линии ВС зависит от характера и условий протекания (например, размешивания) исследуемого теплового процесса; крутизна наклона линий AB и CD зависит от характера теплообмена с окружающей средой. Таким образом, по виду кривой ABCD можно судить о качестве проведенного опыта и учесть его недостатки при выполнении последующих опытов.

Точность определения и вычисления изменения температуры теплового процесса является основным фактором, определяющим точность конечного результата.

5.2 Заменить в реакторе воду взвешенной исследуемой жидкостью (раствором) и повторить измерение согласно п. 5.1.2

5.3 Рассчитать удельную теплоемкость жидкости по формулам:

₍₈₎ , (9)

где С_кж - теплоемкость калориметра с исследуемой жидкостью; m_ж и - её масса и изобарная удельная теплоемкость.

Каждое измерение повторить 2 -3 раза, начиная его от достигнутой в предыдущем опыте температуры реактора. Среднее значение удельной и теплоемкости выразить в Дж/кгК.

5.4. Оценить погрешность измерений (С_В, С_кж ,  )

(10)

где T' - точность отсчета показаний термометра. Аналогично для С_в.

Пренебрегая сравнительно малой погрешностью при взвешивании воды и раствора и считая вполне достоверной теплоемкость воды, заполняющей калориметр, максимальную погрешность при измерении удельной теплоемкости можно оценить так:

(11)

5.5. Записать результаты расчетов в виде

(12)