Obliczenia:

Obliczam masę wody wlanej do kalorymetru dla trzech pomiarów. Korzystam z następującego wzoru:

m_w=m₁-m_k

Pomiar I

m_w=0,307051kg-0,086810kg=0,220100kg

Pomiar II

m_w=0,310310kg- 0,086810kg=0,223500kg

Pomiar III

m_w=0,30869kg-0,086810kg=0,22188kg

Obliczam masę lodu. Korzystam ze wzoru:

m_L=m₂-m₁

Pomiar I

m_L=0,35762kg-0,30705kg=0,050569kg

Pomiar II

m_L=0,34058kg-0,31031kg=0,03027kg

Pomiar III

m_L=0,3491kg-0,30869kg=0,04041kg

Obliczam ciepło topnienia lodu. Korzystam ze wzoru:

gdzie:c_k i c_w- ciepło właściwe wody i kalorymetru dla c_k=896J/kg*K, dla c_w=4,19*10³J/kg*K, t_o=temp. początkowa, t_k=temp. końcowa, m_L=masa lodu, t_t=temp. topnienia równa 273,15^oK, m_w=masa wody, m_k=masa samego naczynia kalorymetru.

Pomiar I

l=(14593,86-3051,19)/0,05057=228251,3348 J/kg=2,2*10⁵ J/kg

Pomiar II

l=(14372,53-1775,63)/0,03027=416151,3049J/kg=4,1*10⁵J/kg

Pomiar III

l=(16662,58-2032,31)/0,04042=361956,21J/kg=3,6*10⁵J/kg

Obliczam średni pomiar ciepła topnienia lodu.

l_śr=(2,2*10⁵+4,1*10⁵+3,6*10⁵)/3=3,3*10⁵J/kg

Obliczam zmianę entropii układu. Korzystam z następujących wzorów:

Pomiar 1

∆S₁=
gdzie:∆Q-ciepło dostarczane do układu, T-temp.

l-ciepło topnienia lodu.

∆S₁=(0,05057*2,2*10⁵)/273,15=40,752J/K

∆S₂=m_Lc_wln
gdzie:T_t-temp. topnienia, T_k-temp. końcowa

m_L-masa lodu, c_w-ciepło właściwe

∆S₂=0,05057*4190*ln(287,4/273,15)=8,472J/K

∆S₃=(m_wc_w+m_kc_k)ln
gdzie:T_o-temp początkowa

∆S₃=999,6*ln(287,4/302,15)=-49,05J/K

∆S=∆S₁+∆S₂+∆S₃= 0,174[J/K]

Pomiar 2

∆S₁=(0,03027*4,1*10⁵)/273,15=45,430J/K

∆S₂=0,03027*4190*ln(287/273,15)=6,341J/K

∆S₃=1011,98*ln(287/301,2)=-48,550J/K

∆S=∆S₁+∆S₂+∆S₃=3,221[J/K]

Pomiar 3

∆S₁=(0,04042*3,6*10⁵)/273,15=53,27J/K

∆S₂=0,04042*4190*ln(297/273,15)=13,549J/K

∆S₃=1003,77*ln(287/301,5)=-49,474J/K

∆S=∆S₁+∆S₂+∆S₃=17,079[J/K]

Obliczam błąd bezwzględny względnej wartości tablicowej

∆l_tab =0,01*10⁵/3,32*10⁵=0,003*10⁵

Obliczam błąd względny wartości tablicowej

∆l_tab/l_tab=(0,003*10⁵*3,32*10⁵)*100%=0,09%

Obliczam błąd maksymalny ciepła topnienia lodu

∆l₁=5,17+24,2+114,1+2395+1975=4512,7J/kg

∆l₂=8,4+39,3+313,7+3762,7+3343,7=4079,9J/kg

∆l₃=7,4+34,4+203,98+2902,2+2483,2=5630,0J/kg

WNIOSKI:

Celem ćwiczenia było zmierzenie ciepła topnienia lodu. Pomiar ciepła topnienia lodu był pośredni (nie można zmierzyć go bezpośrednio - należy wyliczyć ze wzoru). W związku z tym, że wzór był dość rozbudowany i składał się z wielu zmiennych, na błąd pomiarów wpłynęło wiele czynników takich jak: dokładność pomiaru mas, dokładność pomiaru temperatury w różnych chwilach. Spośród tych przyczyn największy wpływ na błąd miały: dokładność pomiaru temp. końcowej całego układu i dokładność pomiaru temperatury początkowej wody w kalorymetrze.

---