Научно – практическая конференция «Старт в науку» Работу выполнил учащийся 11А класса Бухминов Юныс МОУСОШ 1 с.Средняя Елюзань Научный руководитель - учитель. - презентация

1 Научно – практическая конференция «Старт в науку» Работу выполнил учащийся 11А класса Бухминов Юныс МОУСОШ 1 с.Средняя Елюзань Научный руководитель - учитель физики Куряев Аббяс Ибрагимович – заслуженный учитель РСФСР ОТДЕЛ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДИЩЕНСКОГО РАЙОНА МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА 1 С.СРЕДНЯЯ ЕЛЮЗАНЬ 2011г

2 научиться исследовать тепловые свойства камней. Экспериментальным путем измерить удельные теплоемкости разных сортов камней для парного отделения бани

3 Внутренняя энергия зависит от температуры тела, агрегатного состояния вещества и других факторов. Она не является какой-то постоянной величиной. У одного и того же тела она может изменяться. Количество теплоты, которое необходимо для нагревания тела (или выделяемое при остывании), зависит от массы этого тела, от изменения температуры и рода вещества. Количество теплоты обозначают буквой Q, измеряют в джоулях (Дж). Количество теплоты, которое необходимо передать телу массой 1кг для того, чтобы его температура изменилась на 1Ċ, называется удельной теплоемкостью вещества. Удельная теплоемкость обозначается буквой C и измеряется в Дж/кг×град. Все окружающие нас тела обладают энергией. Кроме механической энергии, существует еще один вид энергии. Это внутренняя энергия. Энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче, называется количеством теплоты.

4 Чтобы рассчитать количество теплоты, необходимое для нагревания тела или выделяемое им при охлаждении, следует удельную теплоемкость умножить на массу тела и на разность между конечной и начальной температурами Q = c × m×(t 2 – t 1 ) Опыты показывают, что если между телами происходит теплообмен, то внутренняя энергия всех нагревающихся тел увеличивается на столько, на сколько уменьшается внутренняя энергия остывающихся тел. Q 1 = Q 2

5 В парном отделении бани получают пар при соприкосновении воды с раскаленными камнями. Вода, испаряющаяся на поверхности камней, расположенных ниже, поднимается через горячие камни нагревается до температуры, выше 100 °С. Этот пар называют «сухим» паром. Для получения «сухого» пара камни нужно нагреть до довольно высокой температуры. «Паропроизводительность» бани, надо полагать, зависит от множества факторов: от рода (сорта) камней, размеров камней, плотности, теплоемкости и т.д. Я поставил цель измерить удельную теплоемкость разных сортов камней калориметрическими опытами.

6 Я попытался ответить на один вопрос: какой камень способен дать, при прочих равных условиях, больше пара или как подобрать камень с лучшей «паропроизводительностью» при одинаковом расходе топлива. Для этого я взял шесть образцов камней и опытным путем вычислил их удельные теплоемкости при охлаждении от 100°С. В нашем селе бани имеют практически каждая семья, они отличаются по конструкции, каждый хозяин старается улучшить экономичность и удобство своего сооружения. Как построить баню с оптимально хорошими показателями – однозначно ответить не может никто.

7 Пережженный кирпич – Камешкирский «свар» 2 Опока камешкирская 3 Песчаник чаадаевский 4 Песчаник рязанский 5 Окатыш черноморский 6 Опока Набережно - Челнынская

8 образца образца m к, г t 1, °С t 2, °С t, °С m в, г С к, кг/Дж×°С 1121±110,5±0,5100±0,522±0,5120±1 (6,1±0,7) ×10² 2106±112±0,5100±0,529±0,5120±1 (120±2,5) ×10² 3168±110±0,5100±0,526,5±0,5120±1 (6,7±0,6) ×10² 481±110±0,5100±0,520±0,5120±1 (7,7±1,0) ×10² 598±113±0,5100±0,523,5±0,5120±1 (7,2±0,9) ×10² 6103±19±0,5100±0,520±0,5120±1 (6,7±0,8) ×10²

9 Обозначения величин в таблице: m к, г – масса камня t 1, °С –температура холодной воды t 2, ° С – температура кипятка, (камня) t, ° С – температура воды и камня после установления теплового равновесия m в, г – масса воды в калориметре С к – удельная теплоемкость камня Из уравнения теплового баланса получена рабочая формула для вычисления удельной теплоемкости образца. С в - удельная теплоемкость воды.

10 Абсолютные погрешности m = 1г t = 0,5°С (t-t1) = 1°С (t2-t) = 1°С Вычисление погрешностей 1. A c = A mk + A mв +At-t 1 + At 2 -t = 1/121+1/120+1/11,5+1/78 = 0,008+0,008+0,086+0,012 = 0,12 C = C×A c = 613×0,13 = 73,56 7×10 C k = 613±70 2. A c = 1/106+1/120+1/17+1/71 = 0,009+0,008+0,058+0,014 = 0,215 0,21 C = 613×0,12 = 252 2,5×10² C k = 1204± A c = 1/168+1/120+1/16,5+1/73,5 = 0,006+0,008+0,061+0,014 = 0,09 C = 672×0,09 = 60,48 6×10 C k = 672±60 4. A c = 1/81+1/120+1/10+1/80 = 0,012+0,008+0,100+0,012 = 0,132 0,13 C = 0,13×776 = 102 = 10² C k = 776± A c = 1/98+1/120+1/10,5+1/76,5 = 0,010+0,008+0,096+0,013 = 0,125 0,13 C = 719×0,13 = 93,47 93 = 9,3×10 C k = 719±93 6. A c = 1/103+1/120+1/11+1/80 = 0,010+0,008+0,090+0,013 = 0,12 C = 0,12×671 = 81 C k = 671±81

11 образца СкСк

12 Поэтому для дальнейших опытов в этом году решили использовать духовку бытовой газовой плиты «Дружковка», где имеется термометр с пределом измерения до 300°С. Недостатком является большая цена деления шкалы термометра (20°С), но нас больше интересуют удельные теплоемкости образцов камней в сравнительном плане, поэтому решили продолжить эксперимент с этой техникой. В действительности в парном отделении камни нагреваются до более высоких температур. Но в кабинете физики нет термометра с пределом измерения больше 100°С

13 образца образца m к, кг m к, кг t 1, °С t 2, °С t, °С m в, кг С к, кг/Дж×°С 10, , ,10612, , ,16812, , , ,50, , , ,1038, ,15610

14 Для проверки состоятельности показаний термометра газовой плиты поставили эксперимент с телами для калориметров из школьного набора кабинета физики. Взяли цилиндрики из латуни и стали и нагрели их в духовке до температуры t 2 = 300°С. Табличные данные удельных теплоемкостей латуни и стали известны, по известным массам цилиндриков, воды в калориметре и температуры воды t 1,°С и t,°С можно вычислить температуру t 2. m ст = 156г m лат = 162г t 1 = 15°С m в = 120г C лат = 410Дж/кг×град C ст = 500Дж/кг×град t ст = 52°С t лат = 47°С C в = 4200Дж/кг×град Вычислили для стали: t 2 = C в ×m в × (t- t 1 )/C ст × m ст +t = 4200×120×(52-15)/500× = 291°С и для латуни: t 2 = C в ×m в × (t- t 1 )/C лат ×m лат +t = 4200×120×(47-15)/410× = 289°С. Получили температуры близкие к показанию термометра духовки, поэтому по результатам проведенных опытов можем утверждать, что лучшей «паропроизводительностью» обладает камень образца 2 – Камешкирского каменного карьера и 4 – Рязанского карьера.

15 Мне удалось оценить удельные теплоемкости камней, получили что «паропроизводительность» камня Камешкирского и Рязанского карьеров намного выше. Действительно, бани, имеющие такие камни в парном отделении, считаются у населения хорошими. Но есть недостаток: на первых порах при топке эти камни лопаются и осколки иногда летят со значительной скоростью, могут разбить оконное стекло. Подбор камней позволяет построить экономически выгодную в энергетическом плане баню. Это очень актуально. У населения имеется некоторый житейский опыт в этом вопросе. Мне очень понравилась работа по постановке эксперимента. Я теперь примерно могу объяснить, почему бывают бани с разными характеристиками по тепловым качествам. Я получил хорошие навыки работы с оборудованием, что мне понадобится в дальнейшей учебе.