Zadanie Zadanie 7.7.2: Kalorymetryczne wyznaczanie ciepła właściwego metalu

Punkty
3 pkt
Dział
Zjawiska cieplne · Bilans cieplny
Trudność
Poziom trudności: łatwe
Doświadczalne wyznaczanie ciepła właściwego nieznanego metalu w kalorymetrze i identyfikacja materiału.

Treść zadania

W ramach doświadczenia uczniowie wyznaczali ciepło właściwe nieznanego metalu przy użyciu prostego kalorymetru styropianowego. Próbkę metalu o masie mx=50 g=0,050 kgm_x = 50\,\text{g} = 0{,}050\,\text{kg} ogrzano w kąpieli wodnej do temperatury tx0=100∘Ct_{x0} = 100^\circ\text{C}, po czym szybko przeniesiono do kalorymetru zawierającego mw=150 g=0,150 kgm_w = 150\,\text{g} = 0{,}150\,\text{kg} wody o temperaturze tw0=19,0∘Ct_{w0} = 19{,}0^\circ\text{C}. Po wymieszaniu temperatura w naczyniu ustaliła się na poziomie tk=21,5∘Ct_k = 21{,}5^\circ\text{C}. Przyjmij ciepło właściwe wody cw=4200 Jkg⋅Kc_w = 4200\,\frac{\text{J}}{\text{kg}\cdot\text{K}} oraz pomiń pojemność cieplną styropianowego kubka. **a)** Zapisz równanie bilansu cieplnego układu. **b)** Wyprowadź wzór i oblicz doświadczalną wartość ciepła właściwego metalu cxc_x. **c)** Korzystając z wartości tablicowych: ołów (130 Jkg⋅K130\,\frac{\text{J}}{\text{kg}\cdot\text{K}}), mosiądz (390−400 Jkg⋅K390-400\,\frac{\text{J}}{\text{kg}\cdot\text{K}}), stal (460 Jkg⋅K460\,\frac{\text{J}}{\text{kg}\cdot\text{K}}), aluminium (900 Jkg⋅K900\,\frac{\text{J}}{\text{kg}\cdot\text{K}}), określ najbardziej prawdopodobny materiał, z którego wykonano próbkę.

Odpowiedź i wynik końcowy

**a)** mxcx(tx0−tk)=mwcw(tk−tw0)m_x c_x (t_{x0} - t_k) = m_w c_w (t_k - t_{w0}) **b)** cx≈401 Jkg⋅Kc_x \approx 401\,\frac{\text{J}}{\text{kg}\cdot\text{K}} **c)** Najbardziej prawdopodobnym materiałem jest **mosiądz**.