Kalorymetria - Mierzenie ciepła topnienia lodu, Sprawozdania

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
POLITECHNIKA ŁìDZKA
INSTRUKCJA Z LABORATORIUM W
ZAKŁADZIE BIOFIZYKI
Ćwiczenie 7
KALORYMETRIA
Kalorymetria
I. WSTĘP TEORETYCZNY
Kalorymetria jest działem fizyki zajmującym się metodami pomiaru ciepła
wydzielanego bądź pochłanianego w trakcie procesw fizycznych (np. zamiana
pracy na ciepło), chemicznych (np. ciepło reakcji chemicznych) lub
biologicznych. Przekazywaniem ciepła rządzą trzy zasady:
1. Ilość ciepła Q, potrzebna do ogrzania ciała o masie
m
o ∆
T
, wyraża się
wzorem:
Q =
c m ∆T
Wspłczynnik
c
nazywamy ciepłem właściwym i jest ilością ciepła
potrzebną go ogrzania 1 kg dowolnego ciała o jeden Kelwin. Jednostką
ciepła właściwego jest J ß kg
-1
ß K
-1
2. Ilość ciepła oddanego przez ciało jest rwna ilości ciepła pobranego przez
ciała otaczające.
3. Ilość ciepła pobrana przez ciało przy podgrzewaniu od temperatury
T
1
do
T
2
jest rwna ilości ciepła oddanego przy chłodzeniu w tym samym
Zakresie temperatur, jeżeli ciało przechodzi przez te same stany pośrednie
w odwrotnej kolejności. Ostatnie dwie zasady wynikają z zasady
zachowania energii.
W wyniku przemiany materii w organizmach żywych powstaje ciepło,
ktre zostaje zużyte przez organizm na endotermiczne reakcje chemiczne, na
pracę mechaniczną, energię elektryczną oraz energię fal elektromagnetycznych.
Część ciepła zostaje rżnymi drogami odprowadzona na zewnątrz organizmu.
Wydzielenie ciepła przez organizm jest podstawowym czynnikiem
utrzymywania odpowiedniej temperatury organizmu i stanowi składową część
procesw termoregulacji. Poniżej podany jest bilans energii cieplnej
przeciętnego organizmu ludzkiego w ciągu 24 godzin.
1
Kalorymetria
Pokarm pobrany
g
kJ
Razem kJ
Białka
57,8
992
Tłuszcze
140,5
5 472
7 867
Węglowodany
81,7
1 403
Rozchd energii
sposoby oddawania ciepła
kJ
razem kJ
ciepło oddawane z powierzchni ciała
5 753
ciepło wydychanego powietrza
180
ciepło wydalane z moczem i kałem
96
7 783
ciepło zużyte na wyparowanie wody przez płuca
758
ciepło zużyte na wyparowanie wody przez skrę
950
poprawki
46
Rżnica między całkowitą ilością ciepła uzyskanego w organizmie
i wydzielonego wynika z niedokładności pomiarw.
II. OPIS BUDOWY STANOWISKA
Pomiary ciepła wykonuje się w kalorymetrach (rys.1.). W celu
ograniczenia wymiany ciepła z otoczeniem powleka się zewnętrzne ścianki
warstwą srebra lub chromu, a sam kalorymetr stawia się na podstawce
izolacyjnej w osłonie przykrytej pokrywką. Niekiedy osłona posiada podwjne
ścianki i wypełniona jest wodą. Aby do minimum ograniczyć wymianę ciepła z
otoczeniem, stosuje się kalorymetr z termosem ( naczynie Dewara).
2
Kalorymetria
termomet
r
mieszadło
pojemnik wewnętrzny kalorymetru nr 1
pojemnik zewnętrzny
warstwa
izolacyjna
pojemnik
wewnętrzny
kalorymetru
nr 2
pojemnik
z materiału
izolacyjnego
Rys.1. Schemat układu pomiarowego
III. PRZEBIEG ĆWICZENIA
A.
WYZNACZANIE CIEPŁA TOPNIENIA LODU
1.
Wyznaczyć masę
m
1
osuszonego wewnętrznego naczynia kalorymetru.
2.
Nalać wodę do połowy objętości kalorymetru.
3.
Wyznaczyć masę
m
2
naczynia z wodą.
4.
Obliczyć masę wody
m
w
w
= m
2
Î m
1
5.
Naczynie wewnętrzne wstawić do kalorymetru i mierzyć temperaturę
wody co 1min. Trzeba pamiętać o mieszaniu.
6.
Temperaturę należy odczytywać aż do momentu ustalenia się rwnowagi
cieplnej (stałej temperatury).
7.
Osuszyć bibułą kawałki kawałki lodu i wrzucić do kalorymetru mieszając
cały czas wodę.
8.
Mierzyć temperaturę wody co 1 min. do chwili, gdy temperatura zacznie
rwnomiernie wzrastać.
9.
Wyznaczyć masę m
k
kalorymetru z wodą, a następnie masę stopionego
lodu m
l
= m
k
Î m
2.
3
Kalorymetria
10. Wyniki pomiarw przedstawić w tabeli.
m
k
[kg]
c
k
m
w
[kg]
c
w
T
o
[K]
T
1
[K]
T
2
[K]
∆T
m
1
[kg]
J
J
[K]
kg
K
kg
K
11. Obliczyć ciepło topnienia lodu.
12. Maksymalny błąd bezwzględny ∆c , popełniony przy wyznaczaniu ciepła
w łaściwego topnienia lodu, obliczyć ze wzoru:
c
2
m
k
c
k
m
w
c
w
c
T
m
w
l
13. Wykonać wykres zależności temperatury wody od czasu.
B. WYZNACZANIE ILOŚCI CIEPŁA WYDZIELANEGO PRZEZ
ORGANIZM CZŁOWIEKA PRZY WYDYCHANIU
1.
Wyznaczyć masę m
kw
1
wewnętrznego naczynia kalorymetru nr 1.
2.
Wyznaczyć masę m
w
2
wewnętrznego naczynia kalorymetru nr 2.
3.
Pojemnik nr 3 (wykonany z tworzywa sztucznego) wypełnić drobno
potłuczonym i możliwie suchym lodem i umieścić go w kalorymetrze nr1.
Całość umieścić w osłonie i szczelnie zamknąć pokrywą.
4.
Na wystającą część rurki pojemnika nałożyć wąż gumowy wraz z
ustnikiem.
5.
Po upływie 15 minut szybko wymienić wewnętrzne naczynie kalorymetru
nr1 na wewnętrzne naczynie nr 2 i w ciągu 15 minut wydychać powietrze
do kalorymetru przez wąż gumowy.
4
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
  • zanotowane.pl
  • doc.pisz.pl
  • pdf.pisz.pl
  • klobuckfatima.xlx.pl