9. Szilárd anyag (alumínium) fajlagos hőkapacitásának (fajhőjének) meghatározása
Feladat:
A rendelkezésére álló eszközökkel, a víz fajhőjének és a kaloriméter hőkapacitásának ismeretében, határozza meg a kiadott fém fajhőjét!
Szükséges eszközök:
Ismert hőkapacitású kaloriméter tetővel, keverővel, hőmérővel, szobai hőmérő, 3 db közepes főzőpohár, meleg víz, nagyobb méretű tálca, törlőruha, mérleg, száraz állapotú, szobahőmérsékletű apró alumínium darabok (pl. alu‑csavarok)
A mérés leírása
Mérje le a szárazra törölt kaloriméter tömegét a fedővel, a keverővel és a hőmérővel együtt! Töltse meg a kalorimétert – körülbelül feléig − forró vízzel, és mérje le ismét a berendezés tömegét a vízzel együtt! A két mérlegelés alapján az edénybe öntött víz tömege meghatározható. (Alkalmas mérleg hiányában a víz tömegének meghatározása történhet mérőhengerrel végzett térfogatmérés alapján is.)
Szobai hőmérőn olvassa le a szobahőmérsékletet, majd mérjen le a szobahőmérsékletű, száraz fémdarabokból kb. kétszer annyit, mint a kaloriméterbe töltött víz tömege!
Olvassa le a kaloriméterben lévő meleg víz hőmérsékletét a hőmérőn! (A hőmérő leolvasása előtt bizonyosodjon meg róla, hogy a mérlegeléssel töltött idő alatt a kaloriméter hőmérséklete stabilizálódott!)
Helyezze a kaloriméterbe a lemért tömegű, szobahőmérsékletű, száraz fémdarabokat! Néhány percnyi kevergetés alatt beáll az új hőmérséklet. Olvassa le ismét a hőmérő állását!
- A megadott és a mért adatok alapján határozza meg a szilárd anyag fajhőjét!
- A kapott eredményt hasonlítsa össze a vizsgált fémnek a függvénytáblázatban található fajhőértékével! Ismertesse, mi okozhatja a mért és az elméleti érték esetleges eltérését!
Megjegyzés:
A víz fajhőjének táblázati értéke: $c=4,18\ \displaystyle \mathrm{\frac{kJ}{kg\cdot K}}$
A kaloriméter hőkapacitása az adott eszközre jellemző, a konkrét érték a kaloriméteren olvasható.
A víz tömegének meghatározásához elfogadható a térfogat mérése mérőhengerrel is.