Лабораторная работа по физике 8 класс «Сравнение количеств теплоты при смешивании воды» проверяет, что горячая вода отдаёт столько теплоты, сколько получает холодная. Ты смешиваешь по 100 мл воды разной температуры, измеряешь температуры термометром и считаешь два количества теплоты. Ровно они не совпадут, и это нормально: в выводе важно объяснить, куда делась разница.
Номер в учебнике. В издании И. М. Перышкин, А. И. Иванов. Физика. 8 класс. Базовый уровень, 6-е изд., Просвещение, 2026 (с. 230) такая работа называется «Изучение процесса теплообмена» и идёт под номером 2. В учебниках прежних лет та же работа может называться так, как в заголовке этой страницы, и стоять первой или под другим номером: опознаёшь её по смешиванию горячей и холодной воды.
Цель и приборы
Цель: смешать горячую и холодную воду и сравнить отданное и полученное количество теплоты, а также объяснить, куда ушла разница.
Приборы: калориметр, стакан, мензурка, термометр, сосуды с горячей и холодной водой.
В нашей установке «Плавление, кипение, калориметр» есть режим «Калориметр»: смешиваешь горячую и холодную воду на электронных весах, а над калориметром стоят «весы теплоты» с чашками «отдано» и «получено», которые уравновешиваются.
Ход работы
- Отмерь мензуркой 100 мл холодной воды в стакан и 100 мл горячей воды в калориметр.
- Измерь температуру холодной воды t_х, затем горячей t_г. Термометр оставь в калориметре.
- Перелей холодную воду в горячую, перемешай термометром и дождись, пока показание перестанет меняться. Запиши t смеси.
- Найди массы по объёму: m = ρ·V (100 мл воды имеют массу 0,1 кг).
- Вычисли полученное холодной водой количество теплоты Q_пол = c·m_х·(t − t_х) и отданное горячей Q_отд = c·m_г·(t_г − t). Удельная теплоёмкость воды c = 4200 Дж/(кг·°C).
- Сравни Q_пол и Q_отд, найди разность и объясни её в выводе.
Таблица измерений
Шаблон для тетради. Температуру записывай с погрешностью цены деления термометра (обычно 1 °C), массу получай из объёма.
| m_х, кг | t_х, °C | m_г, кг | t_г, °C | t смеси, °C | Q_пол, Дж | Q_отд, Дж |
|---|---|---|---|---|---|---|
Если опыт повторяешь, каждую попытку записывай отдельной строкой.
Как оформить вывод
Образец (числа учебные): «Масса холодной и горячей воды по 0,100 кг, температуры 20 °C и 70 °C, после смешивания 44 °C. Q_пол = 4200·0,100·(44 − 20) = 10 080 Дж, Q_отд = 4200·0,100·(70 − 44) = 10 920 Дж. Горячая вода отдала на 840 Дж больше, чем получила холодная, это около 8 % от Q_отд. Разница объясняется потерями: часть теплоты ушла на нагрев калориметра, термометра и воздуха, часть — при переливании. Вывод: количество теплоты, полученное холодной водой, почти равно отданному горячей; недостающая часть не исчезла, а перешла к окружающим телам.»
Шаблон: «Q_пол = … Дж, Q_отд = … Дж, разность … Дж, это … % от Q_отд. Разница объясняется … . Вывод: количество теплоты, отданное горячей водой, … полученному холодной водой.»
Где ошибаются
- Меряют температуру смеси, пока вода не перемешана. Показания гуляют. Перемешивай и жди, пока значение устоится.
- Путают порядок вычитания. Обе величины положительные: у холодной воды конечная температура минус начальная, у горячей начальная минус конечная.
- Берут массу в миллилитрах. Массу считай по объёму и плотности: 100 мл воды это 0,1 кг.
- Требуют точного равенства Q_пол и Q_отд. Часть теплоты теряется, так что в выводе нужно сказать, куда ушла разность.
- Меряют температуру разными термометрами. Погрешность растёт. Пользуйся одним термометром и переноси его между сосудами.
Шпаргалка за 30 секунд
Количество теплоты
- Формула
- Q = c·m·Δt
- Ловушка
- Δt берут с неверным знаком
Масса воды
- Формула
- m = ρ·V = 1000 кг/м³ · V
- Ловушка
- миллилитры без перевода
Баланс
- Формула
- Q_отд = Q_пол (идеально)
- Ловушка
- ждать точного равенства
Если массы воды одинаковы, идеальная температура смеси — среднее между начальными: при 20 °C и 70 °C это 45 °C. Реальная получится чуть ниже.
Типичная ошибка в выводе: написать «теплоты поровну» и не объяснить небольшую разницу.
Контрольные вопросы
- Что такое количество теплоты? Энергия, которую тело получает или отдаёт при теплообмене без совершения работы.
- Почему Q_отд обычно больше Q_пол? Часть теплоты уходит на нагрев сосуда, термометра и окружающего воздуха.
- Чему равна температура смеси равных масс воды при 20 °C и 70 °C в идеальном случае? Среднему арифметическому: 45 °C.
- Зачем нужен калориметр? Его двойные стенки с воздушным зазором уменьшают потери теплоты.
- Как найти массу воды по объёму? Умножить объём на плотность: m = ρ·V.
Следующий шаг: открой установку «Плавление, кипение, калориметр», режим «Калориметр», и посмотри, как уравновешиваются «отдано» и «получено». Теорию по этой работе читай в теме уравнение теплового баланса 8 класс, следующая работа в списке — удельная теплоёмкость тела. Если у тебя Q_пол вышло больше Q_отд, причём больше, чем допускает погрешность термометра, ищи ошибку в отсчёте или в вычитании; её можно найти вместе с преподавателем на пробном занятии по физике.