Calorimetro


Numero di Inventario	212
Nome dello strumento	Calorimetro

Dati scientifici


Epoca	-
Costruttore	-
Dimensioni (in mm.)	Contenitore: h: 110 d: 120 coperchio 1: d: 120 coperchio 2: d: 110 asta: h: 150
Materiali (legno, metallo, vetro, plastica, gomma, ecc.)	Metalli vari, polistirolo, plastica, gomma
Descrizione	Questo calorimetro delle mescolanze o di Regnault è composto da un cilindro metallico, rivestito con del polistirolo per un sufficiente isolamento termico. Vi sono due tipi di coperchi. Un coperchio di plastica bianco con quattro fori, uno più grande e tre più piccoli dove ci sono un tappo di gomma rossa e un mescolatore, nella foto manca il termometro. Questo coperchio serve per la misura del calore specifico di un oggetto non solubile in acqua. L'altro coperchio di plastica con il mescolatore, e dotato di quattro aste metalliche sotto il coperchio; ogni coppia di aste porta una resistenza elettrica del valore di 2 Ω. Le due resitenze possono essere collegate in serie o in parallelo o possono essere usate singolamente. Le 4 aste terminano all'esterno con delle boccole per essere alimentate da un generatore di corrente di 6 V / 3 A. Questo coperchio serve per determinare il rapporto tra il joule e la kcal. In un foro va inserito il termometro.
Funzionamento	Prima di eseguire i due tipi di esperimenti, bisogna misurare la massa equivalente in acqua del calorimetro. Questo perché, pur essendo abbastanza isolato termicamente, una certa quantità di calore è assorbita dalle pareti, dall'agitatore, dal termometro e una parte del calore viene perduta per l'evaporazione che scalda il coperchio. La massa equivalente m_e in acqua del calorimetro, è una massa fittizia d’acqua con la quale si tiene conto della quantità di calore non trasferita al liquido calorimetrico ma agli altri elementi del calorimetro. Una massa d’acqua pari ad essa ha la stessa capacità termica del calorimetro vuoto, cioè assorbe la stessa quantità di calore durante lo scambio termico. Per misurarla si sceglie il primo coperchio descritto sopra. La procedura più semplice per questa misura è la seguente: si mette nel calorimetro una quantità di acqua m₁, si attende fino a che si raggiunga un equilibrio termico a temperatura T₁ misurata col termometro. Nel frattempo si scalda una quantità di acqua m₂ fino alla temperatura T₂ e la si versa rapidamente nel calorimetro che viene chiuso. Infine si misura la temperatura di equilibrio T_e, raggiunta dal tutto. E' importante agitare l'acqua durante tutto il processo. Il calore ceduto dall'acqua calda è: $Q_1$ = c $m_2$ ($T_e$-$T_1$). Quello assorbito dall'acqua fredda è: $Q_2$ = c $m_2$ ($T_e$-$T_2$). Quello assorbito dal calorimetro (usando il concetto di $m_e$) è: $Q_e$ = c$m_e$ ($T_e$-$T_1$). Nelle formule c'è lo stesso calore specifico c dell'acqua che si considera per semplicità costante e per definizione è 1 kcal/(kg °C). Per la conservazione dell'energia scriviamo: $Q_1$+ $Q_2$+$Q_e$ =0; da cui si ricava: $$m_e =m_2\frac{T_2 - T_e}{T_e - T_1} - m_1$$Il valore di $ m_e$ va conservato per gli esperimenti da eseguire. Ne descriviamo due per i quali occorre, oltre a poter riscaldare dell'acqua, misurare la massa di un piccolo oggetto. Il primo è la misura del calore specifico di una sostanza non solubile in acqua e somiglia molto al precedente. Infatti si versa una quantità di acqua $m_1$ nel calorimetro e si attende che la temperatura giunga all'equilibrio $T_1$, nel frattempo si scalda in un bagno d'acqua l'oggetto di massa $m_2$ di cui si vuole misurare il calore specifico $c_2$ fino a portarlo ad una temperatura $T_2$ di 100 °C, misurata col termometro immerso nell'acqua. Bisogna essere ben sicuri che l'oggetto immerso abbia raggiunto anche al suo interno questa temperatura. Poi lo si preleva con una pinza e lo si mette rapidamente nel calorimetro. Una volta raggiunta la temperatura di equilibrio $T_e$, si passa alla misura indiretta che si ottiene mediante la formula:$$c_2=\frac{(m_1+m_e)c_a(T_e-T_1)}{m_2(T_2-T_e)}$$. Dove $m_e$ è la massa equivalente in acqua del calorimetro. Si ricorda che il calore specifico dell'acqua è $c_a$= 1 kcal/(kg °C). Il secondo esperimento è la misura del fattore di conversione Joule/ kcal. Per eseguire questo esperimento bisogna disporre anche di un voltmetro, un amperometro, un cronometro e un generatore di tensione. Si mette una quantità di acqua $m_a$ nel calorimetro a temperatura ambiente $T_i$; si alimentano le due resistenze poste ad esempio in serie e contemporaneamente si fa partire il cronometro, badando che la tensione e la corrente restino costanti. Dopo un certo tempo t si spegne l'alimentatore e si legge subito la temperatura $T_e$. L'energia elettrica che viene dissipata dalle due resistenze nel calorimetro è:$$E = V\cdot I\cdot t$$La quantità di calore fornita all'acqua al calorimetro è:$$Q= (m_a + m_e)c_a (T_i- T_e)$$Per concludere E/Q= 4186 J/kcal.
Bibliografia	-
Eventuale iscrizione	2 Ω 2 Ω 6 V/3 A
Inventore del calorimetro delle mescolanze	Henri-Victor Regnault (1810-1878)

Dati storici


Data di entrata	-
Inventario	-
Vecchi numeri di inventario	-
Donato - comperato - provenienza	-

Dati relativi al restauro


Stato di conservazione	-
Descrizione interventi effettuati	-
Nome restauratore	-
Osservazioni - Utilizzazione per la didattica	-

Dati relativi alla conservazione


Armadio	X2
Ripiano	2
Scheda tecnica del produttore	no
Collocazione	Corridoio del primo piano per l'aula di scienze

Sitografia

Link	Descrizione
-	-