Условие
Республиканская олимпиада 2010 9 класс № Э1Приборы и оборудование: Пластиковый стакан в калориметре, термометр, секундомер, пластиковая ампула со льдом, горячая вода, мензурка.
Внимание!
Проведение измерений требует большого времени. Ознакомьтесь со всем условием, тщательно спланируйте проведение эксперимента. Ампула со льдом будет выдана вам по первому требованию. Учитывайте, что на каждого участника приготовлена только одна ампула!
Рекомендуем сначала провести все необходимые измерения, а потом проводить их обработку!
Удельная теплоемкость воды
удельная теплоемкость льда
Часть 1. Закон Гука.
Измерения проводите при максимальной длине трубки. Углы деформации следует измерять в радианах. При малых углах тангенс угла приблизительно равен самому углу, измеренному в радианах.
1.1. Измерьте зависимость температуры воды в стакане от времени в диапазоне температур
1.2. Определите примерно момент времени, когда весь лед в ампуле растает. Укажите значение температуры воды в этот момент времени.
1.3. Определите массу льда, который вам был выдан. Деления шкалы на ампуле заданы в миллилитрах.
1.4. Пренебрегая потерями теплоты, оцените значение удельной теплоты плавления льда.
1.1 Измерьте зависимость угла кручения
1.2 Постройте график полученной зависимости. Сделайте обоснованный вывод о применимости закона Гука в этом случае.
1.3 Объясните, почему зависимости угла кручения от приложенного момента сил полученные при нагрузке и разгрузке не совпадают.
1.4 Рассчитайте значение коэффициента пропорциональности
Часть 2. Коэффициент пропорциональности.
В данной части работы измерения угла кручения проводите только в одном направлении – при последовательном увеличении нагрузки на стержень. Считайте, что закон Гука выполняется!
2.1 Измерьте зависимость температуры воды в стакане (без льда) от времени в диапазоне температур
2.2 Постройте графики зависимостей температуры воды от времени, полученных в пп. 1.1 и 2.1.
Потоком теплоты
Подсказка. Для расчета потока теплоты рекомендуется использовать следующую методику. У вас получены значения времен
то есть используйте соседние в таблице значения температур и времен.
2.3 Обычно полагают, что поток теплоты между телами пропорционален разности их температур. Для проверки этой гипотезы постройте график зависимости потока теплоты, от воды в окружающую среду, от температуры воды (используйте данные, полученные в п. 2.1). Сделайте обоснованный вывод о применимости высказанной гипотезы о потоке теплоты в этом эксперименте.
2.4 Представьте зависимость потока теплоты от воды в окружающую среду от температуры воды в виде
Определите численные значения параметров этой зависимости. Оцените температуру воздуха в калориметре.
2.5 По данным, полученным в п. 1.1, рассчитайте зависимость суммарного потока теплоты от воды (в воздух и в лед) от температуры.
2.6 Используя найденную зависимость (2), рассчитайте поток теплоты от воды ко льду. Постройте график зависимости этой величины от времени.
2.7 На полученном графике укажите интервал времени, в течение которого происходило плавление льда. Найдите среднее значение потока теплоты от воды ко льду в этом интервале.
2.8 Рассчитайте удельную теплоту плавления льда с учетом потерь теплоты в окружающую среду.
2.1 Проведите измерения зависимости угла кручения от числа гвоздей, помещенных в стакан для разных длин
2.2 На одном бланке постройте графики полученных зависимостей.
2.3 Рассчитайте значения коэффициента
2.4 Из теории упругости следует, что коэффициент зависит от длины деформируемой части трубки по закону
где
Проверьте выполнимость данной формулы в данной задаче. Определите численные значение параметра