Всередині однієї з двох зовні однакових свинцевих кульок є порожнина. Як можна знайти об’єм порожнини, використовуючи наступне обладнання: каструля з киплячою водою; калориметр, наповнений льодом при 0°C; мензурка; пінцет. Питома теплота плавлення льоду λ, густина свинцю ρ, питома теплоємність свинцю c, густина води відома.
Ответы
Ответ:
Зважте обидві кульки і визначте, яка з них легша. Ця кулька має порожнину. Нехай її маса буде m1, а маса повної кульки - m2.
Занурте обидві кульки в каструлю з киплячою водою і зачекайте, поки вони нагріються до температури води. Потім швидко перенесіть їх пінцетом в калориметр, наповнений льодом при 0°C.
Спостерігайте, скільки льоду розтане внаслідок тепловіддачі кожної кульки. За допомогою мензурки виміряйте об’єм розтанулої води для кожної кульки і назвіть їх V1 і V2 відповідно.
За допомогою закону збереження енергії, можна записати наступні рівняння для кожної кульки:
m1 * c * (100 - 0) = V1 * ρ * λ
m2 * c * (100 - 0) = V2 * ρ * λ
де c - питома теплоємність свинцю, ρ - густина води, λ - питома теплота плавлення льоду.
Розв’яжіть ці рівняння відносно m1 і m2 і порівняйте отримані значення з фактичними масами кульок. Якщо вони співпадають, то це означає, що порожнина не має контакту з поверхнею кульки і не бере участі у тепловому обміні. У цьому випадку, можна знайти об’єм порожнини Vп за допомогою формули:
Vп = (m2 - m1) / ρ
де ρ - густина свинцю.
Якщо ж отримані значення m1 і m2 не співпадають з фактичними масами кульок, то це означає, що порожнина має контакт з поверхнею кульки і бере участь у тепловому обміні. У цьому випадку, можна скористатися наступною формулою для об’єму порожнини Vп:
Vп = (m2 - m1) / ρ - (V2 - V1) / λ
де ρ - густина свинцю, λ - питома теплота плавлення льоду.
Цей метод дозволяє знайти об’єм порожнини у свинцевій кульці без її руйнування або пробивання. Для більш точних результатів, слід ураховувати тепловтрати при перенесенні кульок і теплоємність самого калориметра.
Объяснение: