Теория лабораторной работы. Всякое тело, имеющее температуру выше окружающей среды, будет охлаждаться, причем скорость охлаждения зависит от величины теплоемкости тела

Всякое тело, имеющее температуру выше окружающей среды, будет охлаждаться, причем скорость охлаждения зависит от величины теплоемкости тела.

Если взять два металлических стержня, то, сравнивая кривые охлаждения (температуры Т в функции времени t) этих образцов, один из которых служит эталоном (его теплоемкость и скорость охлаждения известны), можно определить теплоемкость других образцов.

Количество тепла, теряемого объемом D V_i металла (таким малым, что температуру Т образца во всех точках можно считать одинаковой) за промежуток времени Dt, равно

, (1)

где с – удельная теплоемкость металла; r – его плотность; Т – температура; – скорость охлаждения.

Величину D q_i можно подсчитать также и по закону Ньютона:

D q_i = a (Т – T ₀)×D S_i ×Dt, (2)

где a – коэффициент теплоотдачи; D S_i – малый элемент поверхности образца; Т ₀ – температура окружающей среды.

Приравнивая выражения (1) и (2), получим

.

Количество теплоты, которое теряет весь объем V образца:

, (3)

где n – число элементарных объемов D V_i и элементарных участков поверхности D S_i, на которое мысленно разбит образец. Просуммировав выражение (3), получим

(4)

где V – объем всего образца; S – площадь поверхности всего образца.

Запишем выражение (4) для двух образцов одинакового объема:

;

. (5)

Поделив одно уравнение на другое, получим .

Отсюда или , (6)

где m ₁ = r₁ V – масса первого образца; m ₂ = r₂ V – масса второго образца.

Зная теплоемкость с ₁ образца, можно найти и его молярную теплоемкость

С _m = m× с. (7)