Решение экспериментальных задач - Внутренняя энергия

Цели: отработка практических навыков в работе с физическим оборудованием; решение экспериментальных задач.

Класс делится на несколько групп, каждая получает задание. Наиболее подготовленная работает без инструктажа.

Задание 1

Предел измерения термометра равен 50 °С. Разработайте способ измерения температуры воды в сосуде, если температура превышает этот предел.

Возможное решение.

В сосуд с горячей водой погружают тело известной удельной теплоемкостью. После нагревания его переносят в калориметр с холодной водой. Используя уравнение теплового баланса, рассчитывают первоначальную температуру тела, то есть температуру воды в сосуде.

Результат проверяется контрольным термометром и делается вывод.

Задание 2

В пробирку примерно на треть объема насыпана свинцовая дробь, а одна треть пробирки занята водой. В другой такой же пробирке налита одна вода до того же уровня, что и первая. В какой пробирке вода закипит быстрее?

Рекомендации.

Лучше нагревать обе пробирки одновременно на спиртовках, дающих одинаковое пламя. При этом быстрота подвода количества теплоты к каждой пробирке одинаковая. При решении сопоставляются удельные теплоемкости, а также плотности воды и свинца. Проводится теоретический анализ.

Задание 3

Изучить принцип действия термоса. Провести опыт, иллюстрирующий зависимость скорости утечки теплоты со временем через стенки термоса. Как изменится график, если использовать вместо термоса банку.

Рекомендации.

В термос заливают кипяток (соблюдайте осторожность). Измеряют температуру жидкости через 10 мин, 15 мин, 30 мин и строят график зависимости температуры от времени.

Затем в банку заливают такой же массы и начальной температуры воду. И повторяют измерения воды через те же промежутки времени. Вычерчивают новый график той же зависимости и сопоставляют ход графиков, объясняя их отличие.

Задание 4

В стакан с горячей водой опущены две пробирки, одна с песком, другая с древесными опилками. Используя термометры и секундомер, сравните теплопроводность песка и опилок. Древесных опилок в рыхлом и уплотненном состоянии.

Задание 5

Имея спиртовку и два одинаковых парафиновых шарика, проверить зависимость скорости передачи тепла от нагретой пластины к не нагретой от площади из соприкосновения. Построить график данной зависимости.