определение удельной теплоты парообразования воды

Определение кпд нагревателя и удельной теплоты сгорания топлива
Оборудование: штатив с муфтой, лапкой и кольцом, шприц, тигель, спирт, алюминиевый
стаканчик, термометр, спички, сухое горючее, весы с разновесами, сосуд с водой.
Установка для определения КПД нагревателя приведена на рисунке
справа.
Она состоит из штатива, на основании которого находится тигель с
топливом. На штативе с помощью муфты закреплено кольцо, на
котором располагается алюминиевый стаканчик с водой. В воду
погружен термометр, закрепленный на нити в лапке штатива.
Расстояние между фитилем и дном стакана должно составлять
примерно 2 см.
Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вносите в
нее все получаемые данные.
При проведении расчетов используйте следующие табличные данные:
удельная теплота сгорания спирта - 29 МДж/кг, удельная теплоемкость
воды - 4200 Дж/кг К, плотность спирта – 790 кг/м3 .
Задание № 1. Определение КПД нагревателя
Определите массу пустого алюминиевого стаканчика.
Затем налейте в алюминиевый стаканчик 70 — 100 г воды и найдите массу стаканчика с водой.
Рассчитайте массу воды, налитой в стаканчик.
После этого аккуратно поставьте алюминиевый стаканчик с водой на кольцо.
Опустите в воду термометр. Проследите за тем, чтобы он не касался стенок и дна алюминиевого
стаканчика. Определите начальную температуру воды.
Наберите в шприц 0,7-1,0 см3 спирта. Аккуратно вылейте весь спирт в тигель на фитиль. Занесите в
таблицу значение объема налитого спирта и рассчитайте его массу.
Поставьте тигель под кольцо со стаканом. Не забудьте проверить - расстояние между фитилем и
дном стакана должно составлять примерно 2 см. Подожгите спирт.
Внимательно следите за показаниями термометра. После того, как спирт сгорит, температура воды
перестанет возрастать и ее значение можно будет измерить как конечную температуру воды в
алюминиевом стаканчике.
Ничего не изменяя в установке, оставьте воду остывать до тех пор, пока не установится температура,
близкая к начальной. Пока вода остывает, рассчитайте количество теплоты, выделившееся при
сгорании спирта (затраченное). А потом найдите полезное количество теплоты, полученное водой
(сначала без учета потерь энергии на нагревание стаканчика, а потом с учетом этих потерь).
После этого можно найти значения КПД нагревателя для обоих случаев.
Сравните полученные результаты.
Результаты измерений и вычислений
Без учета потерь
на нагревание
стаканчика
С учетом потерь
на нагревание
стаканчика
Масса алюминиевого стаканчика
Масса алюминиевого стаканчика с водой
Масса налитой воды
Начальная температура воды
Конечная температура воды
Объем спирта
Масса спирта и формула для ее вычисления
Количество теплоты, выделившееся при
сгорании спирта, формула для ее вычисления
Количество теплоты, полученное водой,
формула для ее вычисления
КПД нагревателя и формула для его
вычисления
Подсчитайте погрешность определения КПД нагревателя. При подсчете погрешности следует учесть,
что плотность спирта, удельная теплота сгорания спирта и удельная теплоемкость воды – константы.
Результат запишите в виде:
  пр   ,  
Как только вода в стаканчике остынет до температуры, близкой к начальной, можно будет приступить
к выполнению второго задания.
Задание 2. Определение удельной теплоты сгорания сухого горючего
Важно, чтобы параметры установки были точно такими же: как и в первом эксперименте: расстояние
от тигля до дна стакана, масса воды в стакане и, по возможности, начальная температура воды
такими же, как и в первом опыте. В этом случае КПД установки с сухим горючим в качестве топлива
будет таким же, как и при использовании спирта. Если теперь с помощью сухого горючего нагреть
воду и определить, сколько энергии пошло на нагревание воды, то зная КПД установки и массу
сгоревшего топлива, можно определить удельную теплоту сгорания сухого горючего.
Взвесьте сухое горючее, m горючего = ….
Переверните тигель фитилем вниз. На его дно (теперь оно будет находиться верху) положите сухое
горючее. Зажгите сухое горючее и следите за показаниями термометра. После того, как сухое
горючее сгорит, температура воды перестанет возрастать и ее значение можно будет измерить как
конечную температуру воды в алюминиевом стаканчике.
Если вам удалось соблюсти все условия выполнения второго задания, то КПД установки вам
известен по результатам выполнения задания №1. Количество теплоты, полученное водой во втором
опыте, вы можете рассчитать, зная массу воды, ее удельную теплоемкость, начальную и конечную
температуру. Поскольку формула для расчета количества теплоты, отданного сухим горючим вам
тоже известна, можно составить уравнение для нахождения удельной теплоты сгорания сухого
горючего. Все использованные при расчете формулы, уравнение и его решение запишите в тетрадь.
Найдите погрешности измерения удельной теплоты сгорания топлива, полученный результат
запишите в виде:
q  qпр  q,  