"Calore" rappresenta l'energia termica delle molecole in una sostanza. Acqua si congela a 0 gradi Celsius. Ma la temperatura di un cubetto di ghiaccio possa scendere ben di sotto di che. Quando un cubetto di ghiaccio è rimosso da un congelatore, aumenti di temperatura del cubo come assorbe il calore dall'ambiente circostante. Ma una volta che il cubo di ghiaccio raggiunge 0 C, comincia a sciogliersi e la temperatura rimane a 0 durante tutto il processo di fusione, anche se il cubo di ghiaccio continua ad assorbire il calore. Ciò si verifica perché l'energia termica assorbita dal cubo di ghiaccio viene consumato da molecole d'acqua che separa gli uni dagli altri durante la fusione. La quantità di calore assorbita da un solido durante la fase di fusione è conosciuta come il calore latente di fusione e viene misurata tramite calorimetria.
Istruzioni
Raccolta dei dati
• Collocare una tazza vuota di polistirolo su un equilibrio e registrare la massa della Coppa del vuoto in grammi. Quindi riempire la tazza con circa 100 millilitri, o circa 3,5 once, di acqua distillata. Restituire la tazza riempita per la bilancia e registrare il peso della tazza e acqua insieme.
• Mettete un termometro nell'acqua nella tazza, attendere circa 5 minuti per il termometro a venire all'equilibrio termico con l'acqua, quindi registrare la temperatura dell'acqua come la temperatura iniziale.
• Mettere due o tre cubetti di ghiaccio su un tovagliolo di carta per rimuovere l'eventuale acqua liquido sulle superfici dei cubi, quindi trasferire velocemente i cubi per la tazza di polistirolo. Utilizzare il termometro a mescolare delicatamente il composto. Osservare la lettura sul termometro della temperatura. Dovrebbe cominciare a scendere quasi immediatamente. Continuare a mescolare e registrare la temperatura minima indicata sul termometro prima che la temperatura comincia a salire. Registrare questo valore come la "temperatura finale".
• Togliere il termometro e tornare ancora una volta la tazza di polistirolo all'equilibrio e registrare la massa della tazza, acqua e ghiaccio fuso insieme.
Calcoli
• Determinare la massa di acqua nella tazza sottraendo la massa della Coppa del vuoto dal peso della tazza e acqua insieme, come raccolti nel passaggio 1. Ad esempio, se la tazza vuota pesava 3,1 grammi e la tazza e acqua insieme pesava 106,5 grammi, la massa dell'acqua era 106.5-3.1 = 103.4 g.
• Calcolare la variazione della temperatura dell'acqua sottraendo la temperatura iniziale dell'acqua dalla temperatura finale dell'acqua. Così, se la temperatura iniziale era 24,5 C e la temperatura finale era 19,2 C, quindi deltaT = 19,2-24.5 = - 5.3 C.
• Calcolare il calore, q, rimosso dall'acqua secondo l'equazione q = mc(deltaT), dove m e deltaT rappresentano la variazione di massa e temperatura dell'acqua, rispettivamente, e c rappresenta la capacità di calore specifico dell'acqua o 4,184 Joule per grammo e per grado Celsius o 4,187 J/g-C. Continuando con l'esempio da passaggi 1 e 2, q = ms(deltaT) = 103,4 g 4.184 J/g-C -5.3 C =-2293 J. Questo rappresenta il calore rimosso dall'acqua, quindi firmare il suo negativo. Le leggi della termodinamica, ciò significa che i cubetti di ghiaccio in acqua assorbita +2293 J di calore.
• Determinare la massa di cubetti di ghiaccio sottraendo la massa della tazza e acqua dalla massa della Coppa, acqua e cubetti di ghiaccio insieme. Se la tazza, acqua e ghiaccio insieme pesava 110,4 g, quindi la massa di cubetti di ghiaccio era 110,4 g-103,4 g = 7,0 g.
• Trovare il calore latente di fusione, Lf, secondo Lf = q / m dividendo il calore, q, assorbita dal ghiaccio, come determinata nel passaggio 3, dalla massa di ghiaccio, m, determinata nel passaggio 4. In questo caso, Lf = q / m = 2293 J / 7,0 g = 328 J/g. confronta il tuo risultato sperimentale al valore accettato di 333,5 J/g.