Sprawozdanie z ćwiczenia 24

Wyznaczanie ciepła topnienia lodu

1. Wstęp teoretyczny

Topnienie: proces przejścia ciała ze stanu stałego w ciekły.

Krzepnięcie: proces odwrotny do topnienia ( przejście cieczy w ciało stałe )

Ciepło topnienia: ilość ciepła, jaką należy dostarczyć jednostce masy ciała stałego, znajdującego się w temperaturze topnienia, aby zmieniło się ono w ciecz o tej samej temperaturze.

l = Q/m [J/kg]

Ciepło topnienia lodu:

Kalorymetr: przyrząd do pomiaru ilości ciepła wytworzonego lub pochłoniętego podczas procesu fizycznego.

Bilans cieplny: przyrównanie ciepłe oddanych z pobranymi przez ciała w układzie odizolowanym termicznie od otoczenia.

2. Cel ćwiczenia: Wyznaczanie ciepła topnienia lodu.

3. Wykonanie ćwiczenia:

a). Ważymy suchy kalorymetr wraz z mieszadłem - m_k = 0.092 kg

każde z poniższych zadań wykonujemy 3 razy:

b). Ważymy kalorymetr napełniony do połowy ciepłą wodą - 1m_l = 0.25 kg, 2m_l = 0.241 kg, 3m_l = 0.256 kg

c). Naczynie z wodą wkładamy do osłony kolorymetrycznej i mierzymy temperaturę początkową: 1 - 31.1 stopnia C, 2 - 29.8 stopnia C, 3 - 28.9 stopnia C.

d). Do kalorymetru wrzucamy bryłkę lodu wielkością zbliżoną do pudełka zapałek ( wcześniej doprowadzamy ją do temp. topnienia). Zawartość mieszamy i odczytujemy najniższą z otrzymanych temperatur: 1 - 17.1 stopnia C., 2 - 14.3 stopnia C., 3 - 11.4 stopnia C.

e). Ważymy całą zawartość: 1m2= 0.480 kg, 2m2= 0.479kg, 3m2= 0.300 kg

f). Obliczamy:

- masę wody wlanej do kalorymetru: mw1 = 0.25 kg-0.092kg= 0.158 kg, mw2=0.241-0.092=0.149kg, mw3=0.256-0.092=0.164kg

- masę lodu: ml1=0.480-0.25= 0.030kg, ml2= 0.038 kg, ml3= 0.044 kg

-ciepło topnienia lodu: l(1)= 2.75*10⁵ , l(2)= 2.28*10⁵ , l(3)= 2.48* 10⁵

g). Obliczamy średnie ciepło topnienia lodu : l= 2.51*10⁵ J/kg

4. Rachunek błędu:

Błąd bezwzględny wzgl. wartości tabl.: delta l= 2(mk*ck+mw*cw)/ml+cw*delta T=

2(0.092*900+0.158*4190)/0.25+4190*0.1= 0.5*10⁵J/kg

Błąd względny wzgl. wartości tabl. = 15%

5. Wnioski:

Wartość tablicowa ciepła topnienia lodu wynosi ok. 3,32 · 10⁵ J / kg, a zatem obliczona przez nas wartość mieści się w granicy błędu. Analizując przebieg wykresu możemy stwierdzić, że wykres początkowo biegnie pod niewielkim nachyleniem ponieważ temperatura wody spada powoli, następnie po wrzuceniu kostki lodu następuje gwałtowny spadek temperatury i w dalszej kolejności unormowanie się temperatury i dalszy spadek w jeszcze mniejszym tempie niż na początku. Błąd w  pomiarach, szczególnie temperatury, spowodowany mógł być niemożliwością całkowitego zanurzenia termometru elektronicznego w badanym roztworze. Powodowało to, że temperatura otoczenia mogła mieć wpływ na jego wskazanie. Niepewność tą można byłoby wyeliminować stosując  większy kalorymetr, taki aby cały termometr mógł się zmieścić, albo używając innego modelu termometru o krótszym czujniku.

Ciała stałe

Ciecze

Gazy

---