Zadanie 6: Wyznaczanie ciepła właściwego wody

Arkusz
CKE Czerwiec 2022 · Czerwiec · 2022
Punkty
8 pkt
Dział
Zjawiska cieplne · Ciepło
Trudność
Poziom trudności: średnie
Zadanie dotyczy wyznaczenia ciepła właściwego wody na podstawie pomiarów czasu ogrzewania różnych mas wody w izolowanym naczyniu przy użyciu grzałki o znanej mocy.

Treść zadania

W celu wyznaczenia ciepła właściwego wody uczniowie wykonali pomiary czasów tit_i ogrzewania różnych mas mim_i wody w izolowanym naczyniu (i∈{1,2,3,4,5}i \in \{1, 2, 3, 4, 5\}). Ze względu na zastosowaną metodę niepewność pomiaru czasu oszacowano na 2 s, a pomiar masy wody przyjęto za dokładny. Kolejne porcje wody oraz naczynie uczniowie ogrzewali grzałką o mocy Pg=800 WP_g = 800\,\text{W}, za każdym razem o ΔT=20 K\Delta T = 20\,\text{K} i zawsze od tej samej temperatury początkowej T0T_0 wody i naczynia. Wyniki pomiarów przedstawiono w układzie współrzędnych w postaci punktów pomiarowych (mi,ti)(m_i, t_i) wraz z niepewnościami. Przyjmij do obliczeń, że naczynie z wodą pobierało całe ciepło dostarczane przez grzałkę. Uczniowie przyjęli, że zależność między czasem tt ogrzewania a masą mm wody w naczyniu jest liniowa i opisuje ją wyrażenie: t(m)=A⋅m+Bt(m) = A \cdot m + B dla pewnych współczynników AA i BB. Zadanie 6.1. (0–3) W powyższym układzie współrzędnych (m,t)(m, t) narysuj prostą najlepiej dopasowaną do punktów pomiarowych. Na podstawie wykresu wyznacz współczynniki AA i BB tej prostej. Zapisz obliczenia. Informacja do zadań 6.2. i 6.3. Podobne doświadczenie (tzn. dla takich samych wartości PgP_g oraz ΔT\Delta T) wykonała druga grupa uczniów. Współczynniki AA i BB równania prostej najlepiej dopasowanej do punktów pomiarowych w tym drugim doświadczeniu były równe odpowiednio: A=107 s/kgA = 107\,\text{s/kg}, B=11 sB = 11\,\text{s}. Zadanie 6.2. (0–4) Oblicz ciepło właściwe wody na podstawie powyższej informacji i opisu doświadczenia. Zapisz obliczenia. Zadanie 6.3. (0–1) Ustal i zapisz, jaka jest fizyczna interpretacja współczynnika BB, tzn. napisz, jakiej wielkości fizycznej odpowiada ten współczynnik i co opisuje w tym doświadczeniu.

Odpowiedź i wynik końcowy

Zadanie 6.2: cw≈4196 J/(kg⋅K)c_w \approx 4196\,\text{J/(kg}\cdot\text{K)}. Zadanie 6.3: Współczynnik BB odpowiada czasowi potrzebnemu na ogrzanie samego naczynia o temperaturę ΔT\Delta T.

Wideo-rozwiązanie krok po kroku

Obejrzyj publiczne rozwiązanie wideo na YouTube