Wyznaczanie ciepła topnienia lodu za pomocą kalorymetru

Wyznaczanie ciepła topnienia lodu

Opis przyrządu:

Kalorymetr służy do pomiarów ilości ciepła. Składa się on z dwóch naczyń aluminiowych, większego i mniejszego. Na dnie naczynia większego, zwanego płaszczem kalorymetru, spoczywa drewniany krzyżak, na którym jest ustawione naczynie mniejsze – właściwy kalorymetr. Kalorymetr m aluminiową pokrywę. Na środku tej pokrywy jest wytłoczona szyjka do której wkładamy termometr. W drugi otwór jest zatknięte mieszadło. Płaszcz kalorymetru przykrywamy tekturową pokrywą przeciętą w pół. TERMOMETR UŻYWANY DO POMIARÓW POWINIEN MIEĆ DZIAŁKĘ ELEMENTARNĄ 0,1C.

Opis doświadczenia:

Płaszcz kalorymetru chroni przed wymianą ciepła ( przez przewodzenie lub promieniowanie) między kalorymetrem a otaczającymi go przedmiotami. Termometr używany do pomiarów kalrymetrycznych powinien mieć działkę elementarną 0,1C. Ciepło dostarczone cieczy, znajdującej się w kalorymetrze, powinno być równomiernie rozprowadzone w całej jej masie, rozprowadzamy je mieszadłem. Ilość ciepła doprowadzoną do danej substancji ocenia się według zmiany temperatury, a oblicza według następującego wzoru

Q = mc(t2 – t1)

Q – ilość ciepła dostarczonego substancji {cal}
M – masa substancji {g}
C – ciepło właściwe substancji {cal / g * C}
T1 – temperatura początkowa {C}
T2 – temperatura końcowa {C}

Przebieg pomiarów:

Ważymy kalorymetr, po czym wlewamy do niego wodę. Ważymy ponownie i obliczamy masę wody. Następnie wrzucamy do kalorymetru kawałek lodu uprzednio osuszony bibułą. Przykrywamy kalorymetr i mieszając wolno mieszadłem, oczekujemy na stopienie lodu i ustalenie się temperatury, którą odczytujemy na termometrze. Po wykonaniu powyższych czynności ważymy kalorymetr. Znając masę kalorymetru z wodą przed wrzuceniem lodu i po jego stopieniu, obliczamy z różnicy tych mas masę lodu. Wnioskując, że lód stopił się pobierając ciepło kalorymetru i zawartej w nim wody, układamy równanie, które po przekształceniu wygląda następująco
Wyniki pomiarów:

Dane:

masa kalorymetru ( mk ) – 220,07 g
masa lodu ( m1 ) – 10,8 g
masa wody ( m2 ) – 255,38 g
temperatura początkowa ( t1 ) - 22C
temperatura lodu ( t2 ) - 0C
temperatura końcowa ( t4 ) – 18,5C
ciepło właściwe kalorymetru ( Ck ) – 0,214 cal / g C
ciepło właściwe wody ( Cw ) – 1 cal / g C

Inne:

niepewność pomiarowa wagi ± 10 mg
błąd odczytu z termometru i jego niepewność ± 0,5C

Obliczenia:
X » ( 335000 ± 124000) J / kg Np = 37%

Odp: Ciepło właściwe topnienia lodu wynosi około 335000 J / kg.