Опис лабораторної установки і методика вимірювання. Конструкція калориметра показана на рис

Конструкція калориметра показана на рис. 1. Алюмінієвий корпус калориметра (1), що має ввігнуте дно (6) покрите ззовні шаром фарби, яка добре поглинає теплове випромінювання, містить всередині трубчастий алюмінієвий змійовик (4), призначений для викачування продуктів згорання досліджуваного палива. Змійовик повністю занурено у воду (2), маса якої точно визначена попереднім зважуванням. Його довжина визначена з умови

забезпечення ізотермічності продуктів згорання на його кінці і води калориметра. Викачування продуктів згорання здійснюється за допомогою вентилятора (10) і газовідвідного шланга (8). Захисний екран з металевої фольги (5) запобігає втраті теплоти полум’я за рахунок випромінювання, а кришка (9) – втраті теплоти за рахунок випаровування води. Досліджувана речовина знаходиться у запальничці чи спиртівці (3), яка оснащена подовженим газоводом (7). Температура води у калориметрі вимірюється за допомогою термометра (11).

Вимірювання проводяться наступним чином.

1 Вмикають вентилятор і через деякий час, переконавшись, що температура води у калориметрі не змінюється, фіксують її значення.

2 Зважують запальничку (спиртівку) з досліджуваною речовиною за допомогою аналітичних ваг, прагнучи якомога більшої точності.

3 Підпалюють запальничку (спиртівку) і якомога швидше розміщують її полум’я у порожнині між дном корпусу (1) і захисним екраном (5) як показано на рис. 1.

4 Утримують запальничку у такому положенні протягом часу, який би забезпечив згорання кількості газу (рідини), яку можна впевнено зважити за допомогою наданих ваг. Для газової запальнички і ваг з чутливістю 10 мг цей час становить приблизно 1,5 – 2 хвилини.

5 Перекривають подачу пального (гасять полум’я) і вимикають вентилятор.

6 Попередньо перемішавши воду у калориметрі, вимірюють її температуру.

7 Зважують запальничку (спиртівку) і підраховують кількість пального, що згоріла.

8 Виконують підрахунок питомої теплоти згорання палива :

,

де С_к = с_Al m_Al + c_в m_в - теплоємність калориметра; m_п – маса витраченого пального; t₁,t₀ – температура води після і до досліду відповідно.

9 Порівнюють отриманий результат з табличними даними щодо теплоти згорання досліджуваного пального. Коли розбіжність результатів перевищує 10%, то аналізують причини допущених систематичних похибок і повторюють дослід прагнучи їх уникнути.

10 Розраховують поправки, які слід внести до результату вимірювання за рахунок наступних факторів: неізотермічності повітря на вході і виході калориметра, теплових втрат через бічну поверхню калориметра, втрат теплоти через захисний екран.

Контрольні питання

1. Що називається питомою теплотою згорання речовини? У яких одиницях вона вимірюється?

2. Що таке нижча та вища теплоти згорання пального?

3. Порівняти кількість вуглецю, що викидається у довкілля, на одиницю теплоти, яка здобувається у результаті згорання різного пального: вугілля, нафти, спирту, природного газу, водню.

4. Які прилади використовуються для вимірювання теплоти згорання твердого та рідкого пального? У чому полягають їх переваги та недоліки?

5. Які прилади використовують для вимірювання теплоти згорання газів? Чому є проблемним їх застосування у лабораторному практикумі з фізики?

6. Опишіть конструкцію використаного у роботі калориметра. У чому полягають його переваги перед відомими калориметрами?

7. Які фактори породжують систематичні похибки під час проведення вимірювань? Яким чином можна врахувати дію цих факторів?

Лабораторна робота № 115