Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 7 № 583
i

Цель ра­бо­ты: из­ме­ре­ние теплоёмко­сти тела.

1)  По­ставь­те ка­ло­ри­метр на элек­трон­ные весы и об­ну­ли­те их по­ка­за­ния. На­лей­те в ка­ло­ри­метр воду. За­пи­ши­те зна­че­ние её массы с учётом по­греш­но­сти из­ме­ре­ний. При­ми­те по­греш­ность весов рав­ной 1% от из­ме­ря­е­мой ве­ли­чи­ны.

2)  Рас­счи­тай­те теплоёмкость воды в ка­ло­ри­мет­ре. Поль­зу­ясь «ме­то­дом гра­ниц», оце­ни­те аб­со­лют­ную по­греш­ность по­лу­чен­ной ве­ли­чи­ны. Удель­ную теплоёмкость воды при­ми­те рав­ной

c_в= левая круг­лая скоб­ка 4,20 \pm 0,02 пра­вая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: кДж, зна­ме­на­тель: кг умно­жить на в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка С конец дроби .

За­пи­ши­те ре­зуль­тат с учётом по­греш­но­сти.

3)  Из­мерь­те теплоёмкость вы­дан­но­го вам груза. Крат­ко опи­ши­те свои дей­ствия или на­ри­суй­те схему про­ве­де­ния опыта с не­об­хо­ди­мы­ми обо­зна­че­ни­я­ми и по­яс­не­ни­я­ми. По­греш­ность из­ме­ре­ния тем­пе­ра­ту­ры при­ми­те рав­ной по­ло­ви­не цены де­ле­ния тер­мо­мет­ра. По­лу­чи­те фор­му­лу для расчёта теплоёмко­сти груза. Оце­ни­те аб­со­лют­ную и от­но­си­тель­ную по­греш­ность по­лу­чен­но­го ре­зуль­та­та. При про­ве­де­нии расчётов теплоёмко­стью ка­ло­ри­мет­ра сле­ду­ет пре­не­бречь. За­пи­ши­те ре­зуль­тат с учётом по­греш­но­сти.

Обо­ру­до­ва­ние: ка­ло­ри­метр, вода в ста­ка­не, элек­трон­ные весы, ме­тал­ли­че­ский груз, тер­мо­метр, го­ря­чая вода (вы­да­ет­ся по тре­бо­ва­нию), пу­стой ста­кан для го­ря­чей воды, сал­фет­ки для под­дер­жа­ния чи­сто­ты на ра­бо­чем месте.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Для про­ве­де­ния из­ме­ре­ний в ка­че­стве груза ис­поль­зо­вал­ся алю­ми­ни­е­вый ци­линдр из на­бо­ра ГИА.

1)  Из­ме­рим массу воды, на­ли­той в ка­ло­ри­метр:  m_в= левая круг­лая скоб­ка 100 \pm 1 пра­вая круг­лая скоб­ка г.

2)  Рас­счи­та­ем теплоёмкость воды в ка­ло­ри­мет­ре:

 C_в=c_в m_в=4200 умно­жить на 0,100 \approx 420,0 Дж/ гра­ду­совС.

Найдём ми­ни­маль­ное и мак­си­маль­ное зна­че­ния теплоёмко­сти воды при под­ста­нов­ке в фор­му­лу мак­си­маль­но­го и ми­ни­маль­но­го зна­че­ний cв и mв:

 C_в \max =4220 умно­жить на 0,101=426,2 Дж/ гра­ду­совС,

 C_в \min =4180 умно­жить на 0,099=413,8 Дж/ гра­ду­совС .

Оце­ним аб­со­лют­ную по­греш­ность по­лу­чен­но­го ре­зуль­та­та:

 \sigma_C_в= дробь: чис­ли­тель: C_в \max минус C_ в \min , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби =6,2 Дж/ гра­ду­совС.

Тогда окон­ча­тель­но для теплоёмко­сти воды с учётом пра­вил округ­ле­ния экс­пе­ри­мен­таль­ных ве­ли­чин:

 C_в= левая круг­лая скоб­ка 420 \pm 6 пра­вая круг­лая скоб­ка Дж/ гра­ду­совС.

3)  Из­ме­рим тем­пе­ра­ту­ру хо­лод­ной воды в ка­ло­ри­мет­ре: T_ x = левая круг­лая скоб­ка 21,0 \pm 0,5 пра­вая круг­лая скоб­ка гра­ду­совС. По­гру­зим тер­мо­метр и под­ве­шен­ный на нитке груз в го­ря­чую воду, по­до­ждём около ми­ну­ты для уста­нов­ле­ния теп­ло­во­го рав­но­ве­сия. Из­ме­рим в этот мо­мент тем­пе­ра­ту­ру го­ря­чей воды (и груза в ней ): T_г= левая круг­лая скоб­ка 77,0 \pm 0,5 пра­вая круг­лая скоб­ка гра­ду­совС .

Вынем груз из воды и по­гру­зим в ка­ло­ри­метр с хо­лод­ной водой. Также по­гру­зим тер­мо­метр в воду, на­хо­дя­щу­ю­ся внут­ри ка­ло­ри­мет­ра. Будем ак­ку­рат­но по­ме­ши­вать тер­мо­мет­ром воду в ка­ло­ри­мет­ре для её рав­но­мер­но­го на­гре­ва­ния. Через не­ко­то­рое время тем­пе­ра­ту­ра воды пе­ре­ста­нет из­ме­нять­ся. За­пи­шем зна­че­ние уста­но­вив­шей­ся тем­пе­ра­ту­ры внут­ри ка­ло­ри­мет­ра: T_y= левая круг­лая скоб­ка 28,5 \pm 0,5 пра­вая круг­лая скоб­ка гра­ду­совС. Со­ста­вим урав­не­ние теп­ло­во­го ба­лан­са для воды в ка­ло­ри­мет­ре и груза:

 C_в левая круг­лая скоб­ка T_ y минус T_x пра­вая круг­лая скоб­ка =C левая круг­лая скоб­ка T_г минус T_ y пра­вая круг­лая скоб­ка .

От­сю­да для теплоёмко­сти C груза по­лу­ча­ем:

 C=C_в дробь: чис­ли­тель: T_ y минус T_ x , зна­ме­на­тель: T_г минус T_ y конец дроби =420 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 28,5 минус 21,0, зна­ме­на­тель: 77 минус 28,5 конец дроби \approx 65 дробь: чис­ли­тель: Дж, зна­ме­на­тель: гра­ду­совС конец дроби .

Найдём ми­ни­маль­ное и мак­си­маль­ное зна­че­ния теплоёмко­сти груза при под­ста­нов­ке в фор­му­лу мак­си­маль­ных и ми­ни­маль­ных зна­че­ний тем­пе­ра­тур и теплоёмко­сти воды:

 C_\max =426 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 29,0 минус 20,5, зна­ме­на­тель: 76,5 минус 29,0 конец дроби \approx 76 Дж/ гра­ду­совС ,

C_\min =412 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 28,0 минус 21,5, зна­ме­на­тель: 77,5 минус 28,0 конец дроби \approx 54 Дж/ гра­ду­совС.

Оце­ним аб­со­лют­ную по­греш­ность теплоёмко­сти груза:

 \sigma_C= дробь: чис­ли­тель: C_\max минус C_\min , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби =11 Дж/ гра­ду­совС.

Тогда окон­ча­тель­но для теплоёмко­сти груза с учётом пра­вил округ­ле­ния экс­пе­ри­мен­таль­ных ве­ли­чин:

 C= левая круг­лая скоб­ка 65 \pm 11 пра­вая круг­лая скоб­ка Дж/ гра­ду­совС.

От­но­си­тель­ная ошиб­ка из­ме­ре­ния со­став­ля­ет \varepsilon= дробь: чис­ли­тель: 11, зна­ме­на­тель: 65 конец дроби \approx 17 \%.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

№ во­про­саУка­за­ния к оце­ни­ва­ниюБаллы
1С точ­но­стью до 2% най­де­но зна­че­ние массы воды в ста­ка­не. Ре­зуль­тат за­пи­сан в пра­виль­ном виде с по­греш­но­стью1
2Вы­чис­ле­но зна­че­ние теплоёмко­сти воды1
Пра­виль­но оце­не­на аб­со­лют­ная по­греш­ность из­ме­ре­ния массы воды1
Ре­зуль­тат за­пи­сан в пра­виль­ном виде с округ­ле­ни­ем по­греш­но­сти и сред­не­го зна­че­ния 1
3Опи­сан метод из­ме­ре­ния теплоёмко­сти груза (при­ве­де­но крат­кое опи­са­ние опыта) или сде­лан чертёж с не­об­хо­ди­мы­ми обо­зна­че­ни­я­ми и по­яс­не­ни­я­ми1
По­лу­че­на расчётная фор­му­ла для теплоёмко­сти груза с по­мо­щью дан­но­го ме­то­да1
Из­ме­ре­ны тем­пе­ра­ту­ра хо­лод­ной воды в ка­ло­ри­мет­ре, тем­пе­ра­ту­ра го­ря­че­го груза, уста­но­вив­ша­я­ся тем­пе­ра­ту­ра в ка­ло­ри­мет­ре после по­гру­же­ния на­гре­то­го груза. Ре­зуль­та­ты из­ме­ре­ний за­пи­са­ны с ука­за­ни­ем по­греш­но­сти1
Най­де­но сред­нее зна­че­ние теплоёмко­сти груза и по­лу­чен­ный ре­зуль­тат от­ли­ча­ет­ся от ав­тор­ско­го не более чем на 20%1
Верно оце­не­ны аб­со­лют­ная и от­но­си­тель­ная по­греш­но­сти теплоёмко­сти груза1
Мак­си­маль­ный балл9