Для определения удельной теплоёмкости меди медный цилиндр массой 0,5 кг нагрели до 100 градус цельсия и опустили в алюминиевый колориметр массой 40 г ,содержащий 300 г воды при температуре 15 градус цельсия.В результате теплообмена утановилась температура 26 градус цельсия.Определите удельную теплоёмкость меди ,абсолютную и отрицательную погрешность.
Для решения задачи воспользуемся законом сохранения энергии:
m1 c1 T1−T2T1 - T2T1−T2 = m2 c2 T2−T3T2 - T3T2−T3 + mc cc T2−T3T2 - T3T2−T3,
где m1, c1, T1 - масса, удельная теплоемкость и начальная температура медного цилиндра; m2, c2, T2 - масса, удельная теплоемкость и начальная температура воды в колориметре; mc, cc, T3 - масса, удельная теплоемкость и конечная температура смеси.
Для решения задачи воспользуемся законом сохранения энергии:
m1 c1 T1−T2T1 - T2T1−T2 = m2 c2 T2−T3T2 - T3T2−T3 + mc cc T2−T3T2 - T3T2−T3,
где m1, c1, T1 - масса, удельная теплоемкость и начальная температура медного цилиндра;
m2, c2, T2 - масса, удельная теплоемкость и начальная температура воды в колориметре;
mc, cc, T3 - масса, удельная теплоемкость и конечная температура смеси.
Подставляем известные значения:
0,5 cm 100−26100 - 26100−26 = 0,3 4186 26−1526 - 1526−15 + 0,04 900 26−1526 - 1526−15,
0,5 cm 74 = 12558 + 360,
0,5 * cm = 12918,
cm = 25836 Дж/кг∗°Cкг*°Cкг∗°C.
Для определения абсолютной погрешности используем формулу:
Δcm = cm * sqrt(Δm1/m1)2+(Δm2/m2)2(Δm1/m1)^2 + (Δm2/m2)^2(Δm1/m1)2+(Δm2/m2)2,
где Δm1, Δm2 - абсолютные погрешности масс.
Предположим, что абсолютная погрешность массы составляет 0,01 кг для цилиндра и 0,001 кг для колориметра.
Δcm = 25836 sqrt(0,01/0,5)2+(0,001/0,04)2(0,01/0,5)^2 + (0,001/0,04)^2(0,01/0,5)2+(0,001/0,04)2 = 25836 sqrt0,04+0,0250,04 + 0,0250,04+0,025 = 25836 sqrt0,0650,0650,065 = 25836 0,255 = 6597,66 Дж/кг∗°Cкг*°Cкг∗°C.
Для определения относительной погрешности используем формулу:
δcm = Δcm / cm * 100%
δcm = 6597,66 / 25836 * 100 ≈ 25,5%.
Итак, удельная теплоемкость меди составляет 25836 Дж/кг<em>°Cкг<em>°Cкг<em>°C, абсолютная погрешность равна 6597,66 Дж/кг</em>°Cкг</em>°Cкг</em>°C, относительная погрешность - около 25,5%.