Laboratorijas darba uzdevums “Eksperimentāli noteikt ūdens īpatnējo siltumietilpību”.
Izveido darbā nepieciešamo piederumu, vielu un mērierīču sarakstu un norādi to mērapjomus!
Izplāno darba gaitu pa soļiem!
Izveido tabulu mērāmo lielumu fiksēšanai!

Uzdevuma atrisinājums pieejams video formātā un rakstiski.

 

1. metode
Piederumi:
    mērtrauks ar ūdeni (mērapjoms 500 mL),
    katliņš ūdens sildīšanai (mērapjoms 2 L),
    termometrs (mērapjoms 100 °C),
    elektriskā plīts ar zināmu jaudu \(P\) un lietderības koeficientu \(\eta\),
    hronometrs.

Darba gaita:
    izmēra ūdens tilpumu,
    izmēra ūdens sākuma temperatūru, 
    ieslēdz elektrisko plīti, 
    uzņem sildīšanas laiku \(\tau\)
    izmēra ūdens beigu temperatūru,
    no izteiksmes \(\eta P\tau=cm(t_2-t_1)\) nosaka ūdens īpatnējo siltumietilpību \(c\)
    atkārto iepriekšējos darba gaitas punktus vēl divas līdz četras reizes.
Mērījumu tabula:

Image

\(V\) – ūdens tilpums;
\(m\) – ūdens masa, \(m=\rho V\), kur \(\rho\) – ūdens blīvums;
\(\tau\) – ūdens sildīšanas laiks;
\(t_1\) – ūdens sākuma temperatūra;
\(t_2\) – ūdens beigu temperatūra;
\(\Delta t\) – ūdens temperatūras izmaiņa;
\(c\) – ūdens īpatnējā siltumietilpība.

Piezīmes: 
ar mērtrauku var uzreiz nofiksēt ūdens masu gramos;
mērierīču precizitātes norādīt nav obligāti.  

2. metode
Izmanto sildspirāli  ar zināmu lietderības koeficientu \(\eta\) – tad jāizmanto ampērmetrs strāvas stipruma \(I\)  mērīšanai un voltmetrs sprieguma \(U\) mērīšanai.

Piederumi:
    mērtrauks ar ūdeni (mērapjoms 500 mL),
    termometrs (mērapjoms 100 °C),
    elektriskā sildspirāle,
    ampērmetrs (mērapjoms 2 A),
    voltmetrs (mērapjoms 10 V),
    strāvas avots,
    reostats,
    slēdzis,
    vadi,
    hronometrs,

Darba gaita:
    izmēra ūdens tilpumu,
    izmēra ūdens sākuma temperatūru, 
    sastāda elektrisko ķēdi no strāvas avota, reostata, ampērmetra, voltmetra, sildspirāles, vadiem un slēdža,
    ievieto sildspirāli ūdenī, 
    ieslēdz slēdzi,
    mēra strāvas stiprumu un spriegumu,
    uzņem sildīšanas laiku \(\tau\)
    izmēra ūdens beigu temperatūru,
    no izteiksmes \(\eta UI\tau=cm(t_2-t_1)\) nosaka ūdens īpatnējo siltumietilpību \(c\)
    atkārto iepriekšējos darba gaitas punktus vēl divas līdz četras reizes.
Mērījumu tabula:

Image

\(V\) – ūdens tilpums;
\(m\) – ūdens masa, \(m=\rho V\), kur \(\rho\) – ūdens blīvums;
\(\tau\) – ūdens sildīšanas laiks;
\(t_1\) – ūdens sākuma temperatūra;
\(t_2\) – ūdens beigu temperatūra;
\(\Delta t\) – ūdens temperatūras izmaiņa;
\(I\) – strāvas stiprums;
\(U\) – elektriskais spriegums;
\(c\) – ūdens īpatnējā siltumietilpība.

Piezīmes: 
ar mērtrauku var uzreiz nofiksēt ūdens masu gramos;
mērierīču precizitātes norādīt nav obligāti.  

3. metode.
Izmanto cietu ķermeni, kura īpatnējā siltumietilpība \(c_\mathrm ķ\)  ir zināma. 

Piederumi:
    mērtrauks ar ūdeni (mērapjoms 500 mL),
    termometrs (mērapjoms 100 °C),
    ķermenis, kura īpatnējā siltumietilpība \(c_\mathrm ķ\)  ir zināma, kopā ar auklu, 
    elektriskā tējkanna,
    svari (mērapjoms 2 kg).

Darba gaita:
    izmēra ūdens tilpumu,
    nosver ķermeni uz svariem,
    sasilda ūdeni elektriskajā tējkannā un atvieno no elektriskā tīkla,
    ieliek tējkannā ķermeni uz divām minūtēm, 
    izmēra ūdens temperatūru (kas ir vienāda ar ķermeņa temperatūru) tējkannā, 
    izmēra ūdens sākuma temperatūru mērtraukā, 
    izņem ķermeni no tējkannas un ātri ieliek mērtraukā ar ūdeni, 
    pagaida vienu minūti un izmēra ūdens (kas ir vienāda ar ķermeņa temperatūru) pēc siltuma līdzsvara iestāšanās,
    no izteiksmes \(c_\mathrm ķm_\mathrm ķ(t_1-t_2)=cm(t_2-t_0)\) nosaka ūdens īpatnējo siltumietilpību \(c\)
    atkārto iepriekšējos darba gaitas punktus vēl divas līdz četras reizes.
Mērījumu tabula:

Image

\(V\) – ūdens tilpums;
\(m\) – ūdens masa, \(m=\rho V\), kur \(\rho\) – ūdens blīvums;
\(m_\mathrm ķ\) – cieta ķermeņa masa;
\(t_0\) – ūdens sākuma temperatūra mērtraukā;
\(t_1\) –  cieta ķermeņa sākuma temperatūra tējkannā;
\(t_2\) – ūdens (un cietā ķermeņa) beigu temperatūra;
\(c\) – ūdens īpatnējā siltumietilpība.

Protams, pastāv citas metode ūdens īpatnējās siltumietilpības noteikšanai. Piemēram, cieta ķermeņa vietā var izmantot šķidrumu ar zināmu īpatnējo siltumietilpību.

Vērtēšanas kritēriji

Vērtē līmeņos
Piederumi (2 punkti)
Izplāno visu darbā nepieciešamo piederumu, vielu un mērierīču sarakstu un norāda to iespējamo mērapjomu, pieļaujot ne vairāk kā vienu nepilnību – 2 punkti. 
Izveido sarakstu, kurā ietverta vismaz puse no darbā nepieciešamajiem piederumiem, vielām un mērierīcēm, pieļaujot ne vairāk kā vienu nepilnību, un norāda to iespējamo mērapjomu – 1 punkts. 
Izveido sarakstu, kurā ietverts mazāk nekā puse no darbā nepieciešamajiem piederumiem, vielām un mērierīcēm – 0 punkti.

Darba gaita (3 punkti)
Izplāno darba gaitu ūdens īpatnējās siltumietilpības noteikšanai, ietverot fizikālos lielumus: siltuma daudzuma noteikšanu (ar voltmetru, ampērmetru un pulksteni vai citādāk), ūdens sākuma un beigu temperatūras un masas noteikšanu – 3 punkti.
Darba gaitas aprakstā ietver visus fizikālos lielumus, izņemot vienu – 2 punkti.
Darba gaitas aprakstā ietverta vismaz puse no nepieciešamajiem fizikālajiem lielumiem – 1 punkts.
Darba gaitas aprakstā ietverti mazāk nekā puse no nepieciešamajiem fizikālajiem lielumiem – 0 punkti.

Tabula mērāmo lielumu fiksēšanai (1 punkts)
Izveido tabulu visu mainīgo lielumu fiksēšanai, ietverot to mērvienības, pieļaujot ne vairāk kā vienu nepilnību – 1 punkts.