В советской школе эта тема опиралась на эксперимент в лабораторной работе. Суть была в следующем: имелось калориметрическое тело - металлический цилиндрик на ниточке. Он нагревался в кипящем чайнике и его температура принималась равной 100 градусам. Затем цилиндрик переносился в известное количество воды при комнатной температуре. После того, как температура этого тела и воды уравнивалась, по нагреву воды вычисляли удельную теплоемкость материала цилиндрика и по таблице пытались установить, из какого металла он сделан. Чтобы уменьшить потери тепла опыт проводился в калориметре.
Раз уж вы задумались о том, чтобы провести этот опыт при домашнем обучении, значит термометр у вас есть. Лучше всего фотографический или электронный цифровой с выносным датчиком, допускающим погружение в жидкость. В качестве калориметрического тела возьмем толстый короткий болт с накрученными на него гайками. Осталось сделать калориметр, причем не хуже, а даже лучше заводского советского. И сделать не из покупных материалов, а из мусора!
Вроде бы в старом калориметре всё по уму: внешний и внутренний сосуд с воздушным промежутком между ними, внутренний опирается на внешний только несколькими точками. Но есть и недостатки.
Масса внутреннего алюминиевого стакана довольно велика и сравнима с массой калориметрического тела. А ведь его теплоемкость в простейшем школьном расчете не учитывается. Так вырежем его себе из нынешней алюминиевой банки из-под Колы! Он легче, да еще и покрыт тончайшей пленкой, ухудшающей теплопроводность. А внешний стакан вырежем из пластиковой бутылки немного большего диаметра. Выступы ее дна также обеспечат точечную опору внутреннего стакана.
Старый калориметр открыт сверху, так что конвекционные потоки могут выносить из него тепло. Сделаем из пенопластовой потолочной плитки кольцо, которое бы плотно вставлялось в верхний обрез бутылки. Будьте осторожны, если захотите подклеить его - многие клеи разъедают пенопласт, так что попробуйте сначала на маленьком кусочке. Отверстие в кольце сделаем таким, чтобы внутренний стакан входил в него свободно, но без большого зазора. Кстати, тот диск, что вы вырежете из кольца, не выбрасывайте. Им мы будем накрывать сверху внутренний стакан во время опыта, тем самым резко уменьшая потери тепла. Только сделайте в нем сбоку вырез под термометр. Потери тепла на излучение можно уменьшить, если наружный стакан изнутри обклеить тонкой алюминиевой фольгой или же окрасить серебрянкой.
Нужное количество воды можно отмерять не только каким-либо мерным сосудом. Если у вас есть бытовые цифровые весы, то точнее будет это сделать по весу.
Металлический цилиндрик - калориметрическое тело можно изобразить из короткого винта М12 с двумя накрученными на него гайками.
И еще одно, что важно для увеличения точности опыта. Обычно считается, что температура калориметрического тела равна 100 градусов. Но ведь уже на высоте около 300 м над уровнем моря (обычная высота среднерусской равнины) температура кипения воды уже составляет 99 градусов. Если у вас есть барометр, то вы можете найти в сети соответствующую таблицу и в ходе работы определять температуру более точно.
Сразу после погружения калориметрического тела в воду начинаются два противоположных процесса. С одной стороны, вода от него нагревается, а с другой - остывает из-за теплопотерь. Таким образом вам надо будет выловить максимальную температуру нагрева воды.
Само собой, автор произвел пробный эксперимент. Данные следующие:
Масса воды 150 грамм
Масса калориметрического тела 58 грамм
Начальная температура воды 21 градус
Температура кипения 99 градусов
Конечная температура смеси 24 градуса.
Если я не ошибся в расчетах, то получилась теплоемкость металла в 0,42 кДж/кг К.
Не бог весть что, но хоть на что-то похоже. По крайней мере сталь по этому измерению со свинцом или с алюминием не перепутаешь. А какая у вас получалась точность на заводском приборе?