ИЗМЕРВАНЕ НА ТОПЛИНАТА

азбестовата решетка

Ще изчислим топлината, която нашата къмпинг газова горелка предава на чаша с вода, измервайки само пъти и температури. Какъв% от общата топлина отива във водата?

Поставяме бехеровата чаша с 200 g вода (вижте как да ги измерите)

Центрираме стъклото върху азбестовата решетка и поставяме запалката отдолу, като нейният край е центриран на разстояние 2 см (измерено) от решетката.

Въвеждаме във водата сондата, която е свързана към устройството за автоматично записване и която се грижи за измерване на температурата всяка минута. Ако нямаме това устройство, обикновен термометър и часовник са достатъчни, за да знаем варирането в температурата във времето.

Ние манипулираме входа на въздуха, за да постигнем оптимално изгаряне.

На долната снимка пламъкът има максимална калорична мощност и азбестът разпределя топлината по цялата площ, за да постигне хомогенно нагряване в основата.

Ако стъклото на стъклото не е Pyrex, силното локално нагряване може да доведе до напрежения при разширяване, които могат да го счупят.

Измерваме температурата минута по минута. След пет минути можем да предположим, че азбестовата решетка е достигнала равновесната си температура и че оттук нататък цялата топлина, която получава, се предава на стъклото и околностите му.

Записваме температурата за още пет минути, от минута на минута, и докато го правим, разклащаме, за да изравним температурата. Устройството за запис ни показва тези данни:

След този опит получаваме тази таблица на температурата - време

ВРЕМЕ (минути) първоначална 5 6 7 8 9 10
ТЕМПЕРАТУРА (ºC) 17 37.3 42.7 45.9 53.4 56.8 60.3

Въпреки трептенето, което може да се дължи на лошо разклащане, наклонът на линията е равномерен. Провеждаме експеримента няколко пъти и малки колебания винаги се появяват на различни места.

В таблицата виждаме, че за 5 минути температурата се е повишила от 37,3 на 60,3ºC, което представлява повишение от 23ºC.

Повтаряме експеримента, осредняваме стойностите и откриваме увеличенията в различни температурни диапазони (от минута 7 до 12 и т.н.). Получаваме повишаване на температурата с около 20º на всеки 5 минути. Не си позволяваме по-голяма точност и допускаме неточност от приблизително 2 ºC.

Топлината, получена от водата в чашата за тези 5 минути, е била: D Q = m.Ce. (T F ? T O)

Специфичната топлина на водата е 1, ако я дефинираме в калории/g степен: 1 грам течна вода се нуждае от приноса на 1 калория, за да повиши температурата си с един градус. В да. Ce на водата е 4180 J/kgºC.

D Q = 0,2 4180 20 = 16 720 ± 1500J

Това, което може да промени данните ни най-много, са двете степени на несигурност, тъй като несигурността на масата е много по-ниска. Признаваме неточност от около 1500 Дж.

Ние правим извода, че това е топлинната енергия, която нашата чаша винаги ще получава от тази запалка, поставена по този начин, за пет минути.

Топлина, доставена от запалката за даден момент

Консултираме в книга калоричността на газа в бутилка (той е химически не добре дефинирано вещество, тъй като варира в зависимост от произхода и не е толкова точно, колкото познаването на изгарянето на чист бутан) и получаваме 46 MJ/kg = 46 000 J/g.

Претегляме запалката за къмпинг газ и я поддържаме запалена с оптимален пламък в продължение на тридесет минути. След това го изключваме и оставяме да се охлади. След като се охлади, отново го претегляме и наблюдаваме намаляване на масата му.

За половин час масата му намаля с 18 g

Когато в цилиндъра остана по-малко газ, направихме друго измерване на консумирания газ и получената стойност беше по-ниска. Не разбираме това явление, тъй като вътре в цилиндъра, над течния бутан, газът бутан винаги е с едно и също налягане, въпреки че в цилиндъра има по-малко течност.

Ние осредняваме стойностите и признаваме, че 3 g се изгарят за 5 минути. Приемаме грешка от 0,1 g

Следователно за пет минути се изгарят 3 g, които отделят:

46 000 J/g 3 g = 138 000 J

Ще изчислим ефективността на процеса на нагряване на стъклената вода.

Познаваме топлината, която запалката дава за пет минути, и знаем количеството топлина, което се насочва към водата в чашата по едно и също време. Процентът на използване е:

Повторихме опита няколко пъти и получаваме средни данни, съответстващи на горното. Винаги, когато използваме тази запалка за къмпинг газ с оптимално горене, поставена на същото разстояние от азбестовата решетка, центрирана и над една и съща чаша с течност, ние знаем количеството топлина, която получава, само чрез измерване на времето.

На всеки пет минути стъклото ще получава около 16 700 ± 1500 J

Можем да предположим след 5 минути, че запалката ще даде между 15 200 J и 18 200 J на ​​всяко стъкло, поставено при същите условия.