"Calore" rappresenta l'energia termica delle molecole in una sostanza. L'acqua si congela a 0 gradi Celsius. Ma la temperatura di un cubetto di ghiaccio può scendere ben al di sotto di quella. Quando un cubetto di ghiaccio viene rimosso da un congelatore, la temperatura del cubo aumenta mentre assorbe il calore dai suoi dintorni. Ma una volta che il cubetto di ghiaccio raggiunge 0 ° C, inizia a sciogliersi e la sua temperatura rimane a 0 durante il processo di fusione, anche se il cubetto di ghiaccio continua ad assorbire calore. Ciò si verifica perché l'energia termica assorbita dal cubetto di ghiaccio viene consumata da molecole d'acqua che si separano l'una dall'altra durante la fusione.
La quantità di calore assorbita da un solido durante la sua fase di fusione è nota come calore latente di fusione e viene misurata tramite calorimetria.
Raccolta dati
Posiziona una tazza di polistirolo vuota su un bilanciamento e registra la massa della tazza vuota in grammi. Quindi riempire la tazza con circa 100 millilitri, o circa 3,5 once, di acqua distillata. Restituisci la tazza piena alla bilancia e registra insieme il peso della tazza e dell'acqua.
Posiziona un termometro nell'acqua nella tazza, aspetta circa 5 minuti affinché il termometro raggiunga l'equilibrio termico con l'acqua, quindi registra la temperatura dell'acqua come temperatura iniziale.
Metti due o tre cubetti di ghiaccio su un tovagliolo di carta per rimuovere l'acqua liquida sulle superfici dei cubetti, quindi trasferisci rapidamente i cubetti nella tazza di polistirolo. Utilizzare il termometro per mescolare delicatamente la miscela. Osservare la lettura della temperatura sul termometro. Dovrebbe iniziare a cadere quasi immediatamente. Continuare a mescolare e registrare la temperatura più bassa indicata sul termometro prima che la temperatura inizi a salire. Registrare questo valore come "temperatura finale".
Rimuovere il termometro e riportare la tazza di polistirolo sulla bilancia e registrare insieme la massa della tazza, dell'acqua e del ghiaccio sciolto.
Calcoli
Determina la massa d'acqua nella tazza sottraendo la massa della tazza vuota dal peso della tazza e dell'acqua insieme, come raccolto nel passaggio 1. Ad esempio, se la tazza vuota pesa 3,1 grammi e tazza e acqua insieme pesavano 106,5 grammi, quindi la massa dell'acqua era 106,5 - 3,1 = 103,4 g.
Calcola il cambiamento di temperatura dell'acqua sottraendo la temperatura iniziale dell'acqua dalla temperatura dell'acqua finale. Quindi, se la temperatura iniziale era di 24,5 C e la temperatura finale era di 19,2 C, quindi deltaT = 19,2 - 24,5 = -5,3 C.
Calcolare il calore, q, rimosso dall'acqua secondo l'equazione q = mc (deltaT), dove m e deltaT rappresentano rispettivamente la variazione di massa e temperatura dell'acqua, e c rappresenta la capacità termica specifica dell'acqua, o 4.184 joule per grammo per grado Celsius, o 4.187 J /gC. Continuando l'esempio dei passi 1 e 2, q = ms (deltaT) = 103,4 g * 4.184 J /g-C * -5,3 C = -2293 J. Rappresenta il calore rimosso dall'acqua, quindi il suo segno negativo. Secondo le leggi della termodinamica, ciò significa che i cubetti di ghiaccio nell'acqua assorbono +2293 J di calore.
Determina la massa dei cubetti di ghiaccio sottraendo la massa della tazza e dell'acqua dalla massa della tazza , acqua e cubetti di ghiaccio insieme. Se la tazza, l'acqua e il ghiaccio pesassero insieme 110,4 g, la massa dei cubetti di ghiaccio era 110,4 g - 103,4 g = 7,0 g.
Trova il calore latente di fusione, Lf, secondo Lf = q ÷ m dividendo il calore, q, assorbito dal ghiaccio, come determinato nella fase 3, dalla massa di ghiaccio, m, determinata al punto 4. In questo caso, Lf = q /m = 2293 J ÷ 7.0 g = 328 J /g. Confronta il tuo risultato sperimentale con il valore accettato di 333,5 J /g.
TL; DR (Troppo lungo, non letto)
Se hai bisogno del calore latente di fusione in unità diverse da joule per grammo, ad esempio calorie per grammo, utilizzare uno strumento di conversione di unità online, come quello fornito nella sezione Risorse.
