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talk:fisica:esperienze:calore_specifico

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talk:fisica:esperienze:calore_specifico [2019/04/09 10:39] (versione attuale)
gabriele.galbatomuscio creata
Linea 1: Linea 1:
 +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.
  
 +<​code>​
 +__**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
 +
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 +//​**PROCEDIMENTO:​**//​
 +
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 +__//– 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 $m_1$
 +
 + 
 +{{:​museiscientifici:​3.jpg?​200|}} ​                              ​{{:​museiscientifici:​8.jpg?​200|}}
 +
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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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 +
 +{{:​museiscientifici:​2.jpg?​200|}}
 +
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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.
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 +
 +
 + 
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 +
 +
 +
 +
 +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).
 +
 +
 +
 +
 +
 +{{tablelayout?​rowsHeaderSource=Auto}}
 +^ 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
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 +      ​
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 +
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 +
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 +
 +__//– ESPERIMENTO 2: MISURA DEL CALORE SPECIFICO DI UN SOLIDO//__
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 +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|}}
 +
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 +
 + 
 +
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 +
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 +
 +
 +
 +
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 +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|}}
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 +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
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 +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:
 +
 +$C_x$ = $\frac{(m_1 + m_e) \cdot (T_3 - T_1)}{m_2 \cdot (T_2 - T_3)}$ ​
 +
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 +
 +
 +
 +Per il calcolo sull'​incertezza del calore specifico usiamo:
 +Δ$C_x$ = $C_x$ [$\frac{Δ(m_1+m_e)}{m_1+m_e}$ + $\frac{Δ(T_3-T_1)}{T_3-T_1}$ + $\frac{Δm_2}{m_2}$ + $\frac{Δ(T_2-T_3)}{T_2-T_3}$]
 +
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 +^ 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: 2019/04/09 10:39 da gabriele.galbatomuscio