Определение поверхностного натяжения жидкости. изменится ли результат вычисления, если диаметр канала трубки будет меньше?

Методов измерения много. даже тех, в которых используются капиллярные трубки. но во всех методах, изменение диаметра трубки не может приводить к изменению измеряемой величины, иначе , что это за метод и что это за измерение?   возьмем к примеру, метод счета капель ( сталагмометрический метод)для определения поверхностного натяжения используется формула    σ = mg/(πd) .  посмотрите на рисунок и увидьте, что уменьшение диаметра скомпенсируется уменьшением массы капли, а поверхностное натяжение, естественно, останется тем же. 

тема сегодняшнего занятия посвящена тому, каким образом можно определить удельную теплоемкость вещества опытным путем, т. е. на практике. конкретно мы рассмотрим определение теплоемкости на примере твердого тела – металлического (латунного) цилиндра.

цель работы:   определить удельную теплоемкость металлического цилиндра.

объект исследования:   латунный цилиндр, подвешенный на нити.

приборы и материалы:   металлический цилиндр на нити (рис. 1), стакан с горячей и стакан с холодной водой (рис. 2), два термометра (рис. 3), весы (рис. 4), калориметр (рис.  5).







рис. 1. металлический цилиндр (источник)

рис. 2. стакан с водой (источник)

рис. 3. термометр (источник)





 

рис. 4. весы (источник)

рис. 5. калориметр (источник)

 

ход работы

1. поместим металлический цилиндр в стакан с горячей водой и измерим термометром ее температуру. она будет равняться температуре цилиндра, т. к. через определенное время температуры воды и цилиндра сравняются.

2. затем нальем в калориметр холодную воду и измерим ее температуру.

3. после этого поместим привязанный на нитке цилиндр в калориметр с холодной водой и, помешивая в нем воду термометром, измерим установившуюся в результате теплообмена температуру (рис. 6).



рис. 6. ход выполнения лабораторной работы

обработка данных и вычисление результата

измеренная установившаяся конечная температура в калориметре и остальные данные позволят нам рассчитать удельную теплоемкость металла, из которого изготовлен цилиндр. вычислять искомую величину мы будем исходя из того, что, остывая, цилиндр отдает ровно такое же количество теплоты, что и получает вода при нагревании, происходит так называемый теплообмен (рис. 7).



рис. 7. теплообмен

соответственно получаем следующие уравнения. для нагрева воды необходимо количество теплоты:

, где:

  удельная теплоемкость воды (табличная величина),  ;

  масса воды, которую можно определить с весов, кг;

  конечная температура воды и цилиндра, измеренная с термометра,  o;

  начальная температура холодной воды, измеренная с термометра,  o.

при остывании металлического цилиндра выделится количество теплоты:

, где:

  удельная теплоемкость металла, из которого изготовлен цилиндр (искомая величина),  ;

  масса цилиндра, которую можно определить с весов, кг;

  температура горячей воды и, соответственно, начальная температура цилиндра, измеренная с термометра,  o;

  конечная температура воды и цилиндра, измеренная с термометра,  o.

замечание.  в обеих формулах мы вычитаем из большей температуры меньшую для определения положительного значения количества теплоты.

как было указано ранее, в процессе теплообмена количество теплоты, полученное водой, равно количеству теплоты, которое отдал металлический цилиндр:

.

следовательно, удельная теплоемкость материала цилиндра:



полученные результаты в любой лабораторной работе удобно записывать в таблицу, причем проводить для получения усредненного максимально точно приближенного результата несколько измерений и вычислений. в нашем случае таблица может выглядеть примерно следующим образом:

масса воды в калориметре

начальная температура воды

масса цилиндра

начальная температура цилиндра

конечная температура

, кг



, кг





 

 

 

 

 

 

вывод:   вычисленное значение удельной теплоемкости материала цилиндра  .

сегодня мы рассмотрели методику проведения лабораторной работы по измерению удельной теплоемкости твердого тела. на следующем уроке мы поговорим о выделении энергии при сгорании топлива.

 

нельзя сказать, что материальная точка вращается, потому что по определению вращательное движение твердого тела - это такое движение, при котором все точки этого тела движутся по окружностям, центры которых лежат на одной прямой, называемой осью вращения. материальная точка может просто двигаться по окружности (если в выбранной системе отсчета траектория движения материальной точки представляет собой окружность, то говорят, что мт движется по окружности).

ω - угловая скорость равна первой производной от углового перемещения по времени, [ω] = [рад/с]. ω=vr, где v - линейная скорость тела, к - радиус окружности.

- нормальное ускорение, характеризует изменение направления вектора линейной скорости тела. ==ω²r.

s - путь, пройденный телом. s=фr, где r - радиус окружности, ф - угловое перемещение тела.