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talk:fisica:esperienze:calore_specifico

Il vecchio contenuto della pagina era adatto per una scheda didattica, e non per la pagina di una esperienza. Ho riscritto il contenuto, descrivendo l'esperienza a grandi linee e richiamando la teoria, inoltre riporto qui il vecchio contenuto in modo che possa essere usato per una eventuale scheda didattica.

__**IL CALORIMETRO**__

{{:museiscientifici:1.jpg?200|}}
 

**//MATERIALI E STRUMENTI://**

1. [[fisica:strumenti:calorimetro|calorimetro]] dotato di agitatore termometro 

2. piccoli solidi di materiali diversi: ottone, alluminio 

3. acqua distillata 

4. contenitore graduato 

5. [[fisica:strumenti:fornello_elettrico|fornello elettrico]]

6. [[fisica:strumenti:bilancia|bilancia digitale]] 

6. paio di pinze 

//**ESECUZIONE DELL'ESPERIMENTO:**//

Negli scambi di calore che avvengono nel calorimetro, bisogna tener conto che parte del calore viene inevitabilmente ceduto al recipiente, all'aria interna e agli oggetti immersi nell'acqua quali l'agitatore e il termometro. Dato che questi oggetti hanno masse e calori specifici diversi tra loro, conviene trovare preliminarmente l'equivalente in acqua del calorimetro, ossia la quantità di acqua capace di scambiare la stessa quantità di calore assorbita nell'insieme del recipiente e delle parti immerse. Per questo motivo la nostra esperienza si divide in due fasi:

  - Determinazione dell'equivalente in acqua del calorimetro
  - Misura del calore specifico di un solido


//**PROCEDIMENTO:**//


__//– ESPERIMENTO 1: DETERMINAZIONE DELL'EQUIVALENTE IN ACQUA DEL CALORIMETRO//__

Misuriamo la temperatura dell'acqua fredda all’interno del calorimetro $T_1$

Versiamo nel calorimetro 150 ml di acqua fredda che chiameremo $m_1$

 
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Accendiamo il fornello e riscaldiamo (0,100±0,002)kg di acqua che chiameremo $m_2$, fino a ebollizione.



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Versiamo l'acqua bollente nel calorimetro, aggiungendola all'acqua fredda, richiudiamo immediatamente il calorimetro. Mescoliamo lentamente l’acqua con l’agitatore fino ad ottenere una temperatura uniforme nel calorimetro.



 










Misuriamo ad intervalli di 5 secondi la temperatura rilevata dal termometro e compiliamo una tabella.
(nel caso ideale la temperatura dovrebbe rimanere costante per e tutti cinque gli intervalli).





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^ t (s)  ^ T (°C)  ^
| 0      | 34      |
| 5      | 34      |
| 10     | 34      |



Stimiamo la temperatura $T_3$.

$T_3$=(34 ± 0,5)°C

Abbiamo tutti dati per calcolare l’equivalente in acqua del calorimetro.
Il calore ceduto dall’acqua calda è: $Q_2$=$cm_2$($T_3$-$T_2$).
Il calore assorbito dall’acqua fredda è $Q_1$=$cm_1$($T_3$-$T_1$).
Il calore assorbito dal calorimetro è $Q_e$=$cm_e$($T_3$-$T_1$).
c è il calore specifico.
Per la conservazione dell’energia vale $Q_1$ +$Q_2$ + $Q_e$=0, da cui si ottiene l’equazione 
$m_e$($T_3$-$T_1$)=$m_2$($T_2$-$T_3$)-$m_1$($T_3$-$T_1$).
Dividendo per ($T_3$-$T_1$) otteniamo:


$m_e$= $m_2$ $\frac{(T_2-T_3)}{(T_3-T_1)}$- $m_1$ = (0,016±0,004)kg



L'errore su $m_e$ è ricavato:

$m_e$= $m_2$  $\frac{T_2-T_3}{T_3-T_1}$ - $m_1$

Poniamo A= $m_2$  $\frac{T_2-T_3}{T_3-T_1}$ = 1,39983

ΔA= A [$\frac{Δm_2}{m_2}$ + $\frac{Δ(T_2-T_3)}{T_2-T_3}$ + $\frac{Δ(T_3-T_1)}{T_3-T_1}$] = 0,30      
in cui:    
Δ($T_2$-$T_3$)= 1     
e    Δ($T_3$-$T_1$)= 1
      
Δ$m_1$= 0,002

Quindi Δ$m_e$= ΔA+Δ$m_1$ = 0,30-0,002 = 0,298
























      













__//– ESPERIMENTO 2: MISURA DEL CALORE SPECIFICO DI UN SOLIDO//__



Versiamo nel calorimetro una massa $m_1$ di acqua fredda e misuriamo la temperatura iniziale $T_1$:

$m_1$=(0,150±0,002)kg
$T_1$=(9,0±0,5)°C
 

{{:museiscientifici:3.jpg?200|}}     {{:museiscientifici:8.jpg?200|}}



 













Misuriamo la massa $m_2$ del corpo attraverso una bilancia:

$m_2$=(0,08045±0,00001)kg


Versiamo una quantità di acqua in un becher sufficiente a coprire il solido al suo interno. Lo poniamo sul fornello e lo accendiamo. Una volta che l’acqua è arrivata all’ebollizione, quindi a 100°, con delle pinze prendiamo il corpo che si trova nell’acqua calda.


{{:museiscientifici:4.jpg?200|}}












Mettiamolo rapidamente nell’acqua del calorimetro.
Mescoliamo l’acqua con l’agitatore e aspettiamo che la temperatura si stabilizzi, e misuriamo il valore della temperatura di equilibrio $T_3$:

$T_3$=(13,5±0,5)°C






















Tenendo presente che il calore specifico dell'acqua vale 4186 $\frac{J}{kg \cdot K}$ si può ottenere il calore specifico della sostanza mediante la relazione:

$C_x$ = $\frac{(m_1 + m_e) \cdot (T_3 - T_1)}{m_2 \cdot (T_2 - T_3)}$ 










Per il calcolo sull'incertezza del calore specifico usiamo:
Δ$C_x$ = $C_x$ [$\frac{Δ(m_1+m_e)}{m_1+m_e}$ + $\frac{Δ(T_3-T_1)}{T_3-T_1}$ + $\frac{Δm_2}{m_2}$ + $\frac{Δ(T_2-T_3)}{T_2-T_3}$]





















^ PESO ^ $m_1$(kg) ^ Δx($m_1$)(kg) ^ $m_2$ (kg) ^ Δx($m_2$)(kg) ^  $m_e$ (kg) ^ Δx($m_e$)(kg) ^ $m_1$+$m_e$ (kg) ^ Δx($m_1$+$m_e$)(kg) ^ $t_1$(°C) ^ $t_2$(°C) ^ $t_3$(°C) ^ Δx(t)(°C) ^ $t_3$-$t_1$(°C) ^ Δx($t_3$-$t_1$)(°C) ^ $t_2$-$t_3$(°C) ^ Δx($t_2$-$t_3$)(°C) ^ $C_s$ ($\frac{J}{kg \cdot K}$) ^ Δx($C_s$) ($\frac{J}{kg \cdot K}$) ^
|         | 0,150     | 0,002         | 0,08045    | 0,00001       |  0,016      | 0,004    | 0,230 | 0,006     | 9,0       | 100       | 13,5      | 0,5       | 5               | 1                   | 87                 | 1   | 502,32 | 0,25 |
 










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talk/fisica/esperienze/calore_specifico.txt · Ultima modifica: 2019/09/23 14:30 (modifica esterna)