Лабораторная работа №14

Определение удельной теплоты плавления льда

Подготовка

Цель и оборудование

Цель работы

Опустить лёд при 0 °C в тёплую воду, дождаться теплового равновесия и по установившейся температуре вычислить удельную теплоту плавления льда.

Оборудование

калориметр с тёплой водой
кусочки льда при 0 °C
термометр и весы

Вода остывает и отдаёт: Q₁ = c·m₁·(t₁ − t)
Лёд сначала плавится, потом талая вода нагревается: Q₂ = λ·m₂ + c·m₂·t
По тепловому балансу Q₁ = Q₂, отсюда λ = [ c·m₁·(t₁ − t) − c·m₂·t ] / m₂

Лёд берут именно при 0 °C — тогда вся полученная им энергия сначала уходит на плавление, а не на нагрев самого льда. Это упрощает расчёт и делает опыт честным.

Что нужно сделать

Ход работы

Задайте массу и температуру воды в калориметре.
Возьмите порцию льда при 0 °C и опустите её в воду.
Дождитесь, пока термометр перестанет двигаться, и запишите температуру.
Вычислите λ и сравните с табличным значением 340 кДж/кг. Повторите с другими массами — λ должна получаться примерно одинаковой.

Опыт

Лёд в калориметре

Вода в калориметре

Масса m₁, кг

Температура t₁, °C

Лёд при 0 °C

Масса m₂, кг

Установилась t— °C

Вода отдала Q₁— кДж

Лёд получил Q₂— кДж

λ вычисленная— кДж/кг

Обратите внимание: почти вся энергия воды уходит не на нагрев талой воды, а на само плавление. Поэтому даже маленький кусочек льда охлаждает воду сильно.

Результаты

Таблица измерений

Опыт	m₁, кг	t₁, °C	m₂, кг	t, °C	λ, кДж/кг	по таблице

Проведите хотя бы три опыта с разными массами: одно совпадение с табличным значением может быть случайным.

Отчёт

Что записать в тетрадь

Уравнение теплового баланса для этого опыта и вывод формулы для λ.
Таблица измерений из трёх опытов.
Среднее значение λ и сравнение с табличным 340 кДж/кг.
Почему лёд охлаждает воду сильнее, чем такая же масса холодной воды.

В настоящем опыте λ получается заметно меньше табличной: часть тепла забирает сам калориметр и воздух, а лёд обычно чуть влажный, то есть его масса завышена. Расхождение в 10–15 процентов для школьного опыта считается нормальным — важно понимать, откуда оно берётся.