Determinazione numerica del Cl di fusione del ghiaccio

Obiettivo: determinazione numerica del C_l di fusione del ghiaccio

Materiale: calorimetro, cilindro graduato, ghiaccio, termometro calorimetro [(-l0,0;+50,0)0,1]°C, termometro [(-l0,0;+50,0)0,1]°C, acqua

Descrizione Esperimento

Abbiamo inserito nel calorimetro una massa nota di cubetti di ghiaccio (la loro temperatura è di 0°C perché sono stati prelevati dal frigorifero). Intanto nel cilindro graduato abbiamo inserito 100+1 cm³ di acqua calda. Dato che ci serve la massa dell'acqua, la possiamo calcolare con la formula M=DxV quindi sapendo che D_H20=1g/cm³ eseguiamo il calcolo

M = 1 g/cm³ x 100+1 cm³ = 100+1 g

Con il termometro che abbiamo a disposizione leggiamo la temperatura dell'acqua. Successivamente rovesciamo l'acqua nel calorimetro e leggiamo con il termometro la temperatura di equilibrio (te) quando il ghiaccio è completamente sciolto. In questo caso l'acqua cede calore al ghiaccio, quindi dovrebbe valere la regola

Qass = Qced

Supponendo che il ghiaccio sia H2O eseguiamo i calcoli per la verifica:

Qass = Cs_h2o x M_ghiaccio x Δt = 4,186 J/g°C x 25,30 g x 16,5°C = 1747,4 J

Qced = Cs_h2o x M_h2o x Δt = 4,186 J/g°C x 100 g x 24,9°C = 10423,14 J

Notiamo che i 2 risultati non sono uguali, perché abbiamo supposto che il ghiaccio fosse acqua. Questo vuol dire che dell'energia è stata utilizzata per il passaggio di stato. Quindi:

Qass = Qced

Cs_h2o x M_ghiaccio x Δt = Cs_h2o x M_h2o x Δt

Cs_h2o x M_ghiaccio x Δt + X = Cs_h2o x M_h2o x Δt

X = Qced - Qass

Se eseguiamo il calcolo

ΔQ = 10423,14 J - 1747,4 J = 8675,74 J

Sapendo che Q = C_l x M troviamo la formula inversa C_l = ΔQ/M

C_l = ΔQ/M = 8675,74 J / 25,30 g = 343 J/g

Tabella

Conclusione

Il C_l della fusione del ghiaccio è 343 J/g. C'è una discordanza con il valore effettivo rispetto a quello trovato sperimentalmente perché non sono stati calcolati gli errori di misura e nella tabella viene utilizzata acqua distillata.