1. Setup:
* Calorimetro: Un contenitore ben isolato (come una tazza di polistirolo) che impedisce lo scambio di calore con l'ambiente circostante.
* Termometro: Per misurare le variazioni di temperatura.
* Elemento di riscaldamento: Un dispositivo per aggiungere una quantità nota di calore alla sostanza (ad es. Un riscaldatore, un bruciatore o una reazione).
* sostanza: Il materiale il cui calore specifico vuoi trovare.
* Massa nota di acqua: L'acqua viene spesso usata come sostanza di riferimento a causa del suo calore specifico ben definito.
2. Procedura:
* Misura la massa della sostanza: Devi conoscere la massa della sostanza che stai testando.
* Misura la temperatura iniziale della sostanza: Registrare la temperatura iniziale della sostanza nel calorimetro.
* Aggiungi una quantità nota di calore alla sostanza: Questo di solito viene fatto riscaldando direttamente la sostanza o aggiungendo una massa nota di acqua calda con una temperatura misurata.
* Misura la temperatura finale della sostanza: Registrare la temperatura dopo l'aggiunta del calore e il sistema raggiunge l'equilibrio.
* Misura il cambiamento di temperatura dell'acqua (se applicabile): Se hai usato acqua calda per aggiungere calore, misura anche il suo cambiamento di temperatura.
3. Calcolo:
* Calcola il calore assorbito dalla sostanza (Q): Questo può essere calcolato usando la seguente formula:
* Q =m * c * Δt
* Q =energia termica (in joule, j)
* m =massa della sostanza (in grammi, g)
* C =capacità di calore specifica (in joule per grammo per grado Celsius, J/G ° C)
* ΔT =variazione di temperatura (in gradi Celsius, ° C)
* Calcola il calore rilasciato dall'acqua calda (se applicabile): Usa la stessa formula di cui sopra, ma sostituisci la massa, il calore specifico e il cambiamento di temperatura dell'acqua.
* equiparare il calore assorbito dalla sostanza al calore rilasciato dall'acqua calda (se applicabile): Ciò garantisce che l'energia totale nel sistema rimanga costante.
* Risolvi per il calore specifico (c): Riorganizzare l'equazione per isolare la capacità termica specifica, c.
4. Risultato:
Il valore calcolato di C è il calore specifico della sostanza nelle unità di joule per grammo per grado Celsius (J/G ° C).
Esempio:
Supponiamo che tu voglia trovare il calore specifico di un campione di metallo. Posizionate 50 grammi di metallo in un calorimetro e lo scalda con 100 grammi di acqua inizialmente a 80 ° C. L'acqua si raffredda a 60 ° C e la temperatura del metallo aumenta da 20 ° C a 40 ° C.
1. Calore assorbito dal metallo:
* Q =50 g * c * (40 ° C - 20 ° C) =1000C J
2. Calore rilasciato dall'acqua:
* Q =100 g * 4,18 J/G ° C * (80 ° C - 60 ° C) =8360 J
3. Equipaggiare il calore:
* 1000C J =8360 J
4. Risoluzione per calore specifico:
* C =8360 J / 1000 G =8,36 J / G ° C
Pertanto, il calore specifico del campione di metallo è 8,36 J/G ° C.
Note importanti:
* La calorimetria è un modello semplificato e le misurazioni del mondo reale possono essere influenzate da fattori come le perdite di calore per l'ambiente circostante.
* È fondamentale garantire che il calorimetro sia ben isolato per ridurre al minimo la perdita di calore.
* Il calore specifico di una sostanza può variare leggermente a seconda della sua fase (solido, liquido, gas) e temperatura.
