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CALCOLO DEL CALORE SPECIFICO

CALCOLO DEL CALORE SPECIFICO


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CALCOLO DEL CALORE SPECIFICO



Strumenti utilizzati nell’esperienza in laboratorio


-Calorimetro.

-Cilindretti.

-Termometro.

-Fornelletto a gas.

-Becker.


Caratteristiche




-Il calorimetro è un involucro di vetro a thermos, il cui calore specifico immerso in acqua è di 16,4 ± 1,3 cal / g °C. All’interno del calorimetro vi è un agitatore, una retina che è alzabile ed abbassabile manualmente anche a calorimetro chiuso. C’è anche un termometro, di portata 40 °C e sensibilità 1 °C (ma utilizzando un’apposita lente d’ingrandimento siamo in grado di eseguire misure con incertezza assoluta di 0,25 °C “ad occhio”), con bulbo all’interno e scala dei valori all’esterno, così da permettere la misurazione;

- Sono stati utilizzati anche due cilindretti, entrambi di massa 31 g, il primo di Rame (Cu) ed il secondo di Piombo (Pb);

-Termometro utilizzato risulta avere una sensibilità pari a 0,1 °C;


Esperienza


Per portare a termine l’esperienza di calcolare il calore specifico dobbiamo innanzitutto mettere il becker con dell’acqua e al suo interno uno dei due cilindretti sul fornelletto e aspettare che bollì. Ora dobbiamo misurare la temperatura dell’acqua che (dato il principio: se due corpi vengono messi a contatto per lungo tempo ,essi arriveranno ad avere la stessa temperatura) equivarrà alla temperatura del cilindretto.

Fatto ciò non ci rimane che mettere il cilindretto (alla temperatura dell’acqua riscaldata) nel calorimetro (già precedentemente riempito con 200 cm^3 d’acqua alla temperatura dell’ambiente).

È ora che va utilizzato l’agitatore,logicamente atto a favorire il raggiungimento della temperatura di equilibrio.

Adesso va rimisurata la temperatura dell’acqua presente nel calorimetro e vanno messi a confronto i valori sperimentali.

Risultati sperimentali



Cilindretto di

Temperatura iniziale dell’acqua nel Calorimetro (°C)

Temperatura dell’acqua riscaldata nel becker (°C)

Temperatura finale di equilibrio (°C)

Rame




Piombo





Risultati sperimentali


1) Calore specifico del Rame


L’energia scambiata sotto forma di calore da due corpi messi a contatto vale


E = c m T


E dunque il calore passato dall’acqua al cilindretto vale:


ΔE = cH20 · mH20 · ΔT




E siccome


m = V · => m = 200 · 10-6 m3 × 103 Kg/m3 => m = 0,2 Kg


Posso risolvere l’equazione:


ΔE = 4186 × 0,2 × (19 – 18)   = 4186 x 0,2 x 1 = 837,2 j


Il calore invece passato dal cilindretto all’acqua (trascurando la dispersione dovuta al calorimetro) è equivalente a quello passato dall’acqua al cilindretto, dunque le espressioni:


ΔE = 837,2 j    e ΔE = ccu ·mcu · ΔT

SONO VERE!


Possiamo eguagliare le due espressioni, ma siccome si tratta in un caso di calore acquisito e nell’altro di calore ceduto, dobbiamo porre un segno negativo di fronte ad un membro dell’equazione:


-837,2 = ccu ·mcu · ΔT


Possiamo allora calcolare il calore specifico del rame:


-837, 2 = ccu × 31 · 10-3 × ( 19 – 99,1)   => -837,2 = ccu × 31 · 10-3 × -80,1 => -831,2 = -2,4831 ccu


Che trova espressione finale:


ccu = 334,743 J / Kg K



Il calore specifico del rame è 387 J / Kg K, calcoliamo la variazione percentuale:


V% = V1 – V2 × 100 => V% = 387 – 334,743 × 100 = 13,5 %

V1 387


2) Calore specifico del Piombo :


La formula per il calcolo del calore acquisito dall’acqua è identica alla precedente, con l’unica differenza del valore di ΔT:


ΔE = 4186 × 0,2 × (18,9 – 18,25) = 4186 × 0,2 × 0,65 = 544,18 j


Riutilizziamo poi lo stesso procedimento usato per il calcolo del calore specifico del rame:


-544,18 = cpb × 31 10-3 × (18,9 – 99,0) => -544,18 = cpb × 31 10-3 × -80,1 => -544,18 = - 2,4831 cpb


E dunque il valore di cpb è:


cpb = 219,154 J/Kg K


Sapendo che il calore specifico del piombo è 129 J/Kg K calcoliamo la variazione percentuale:


V%= 129 – 219,154 × 100 = -69,89 %


129


*nota: calcoli presi da Gianfranco De Stefano(che è nel mio stesso gruppo)

Osservazioni


Il risultato della variazione percentuale del calore specifico del rame è piuttosto accettabile, al contrario del risultato di quella del piombo. Le cause potrebbero essere state:

la dispersione di quantità di calore nello spostare il cilindretto dal becker nel calorimetro.

L’errore di parallasse nel rilevare la misura di temperatura dal termometro.

La bassa sensibilità del termometro inserito nel calorimetro.








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