POLITECHNIKA LUBELSKA
Wydział Budownictwa i Architektury
Sprawozdanie z laboratorium z fizyki
Temat ćwiczenia: Wyznaczenie ciepła topnienia lodu
Wykonał: Data wykonania ćwiczenia:
Michał Wnuk 29.10.2015
IBS 1/14
1. Wstęp teoretyczny
" Ciepło topnienia  ilość energii potrzebnej do stopienia jednostki masy danej substancji. W
układzie SI jednostką ciepła topnienia jest J/kg (dżul na kilogram). Zależność ciepła
pobranego przez substancję od masy substancji jest wyrażona przybliżonym, doświadczalnym
wzorem:
Q=m"q
, gdzie:
Q  ilość dostarczonego ciepła,
m  masa ciała,
q  ciepło topnienia.
" W doświadczeniu posłużymy się wzorem
" Zgodnie z zasadą bilansu cieplnego możemy zapisać:
mk"C "" T +mw"C "" T =l mL+mL cw " T
,
k w w w L
skąd wyznaczamy wzór na ciepło topnienia lodu:
((mw"Cw+mk"Ck)"(T -T )-m"Cw"(T -T ))
p k k O
C =
L
mL
2. Opis doświadczenia
" Zważyć wewnętrzne naczynie kalorymetru  mk, a następnie napełnić je do połowy wodą i
ponownie zważyć  mk+w (różnica mas stanowi masę wody: mk+w  mk = mw).
" Naczynie wewnętrzne kalorymetru z wodą wstawić do osłony adiabatycznej.
" Mieszając mieszadełkiem zawartość kalorymetru, obserwować wskazania termometru  T.
Pomiary temperatury najlepiej rozpocząć 5 minut przed wrzuceniem lodu.
" Wyjęty z zamrażarki lód położyć na bibule i poczekać, aż zacznie się topić (lód ma wtedy
temperaturę topnienia, którą przyjmuje się za temperaturę topnienia w warunkach
normalnych, czyli To = 273,15 K)
" Osuszyć lód za pomocą bibuły i włożyć do kalorymetru, zamknąć kalorymetr przykrywką,
umieszczając w nim uprzednio termometr i mieszadełko.
" Za temperaturę początkową Tp, przyjąć temperaturę wody tuż przed wrzuceniem lodu, a za
końcową  wartość temperatury minimalnej po wrzuceniu lodu  Tk , zanim zostanie
zaobserwowany jej wzrost.
" Zważyć ponownie naczynie wewnętrzne kalorymetru (mk+w+l) i obliczyć masę wrzuconego
lodu: m = mk+w+l  mk+w.
" Ciepło topnienia lodu obliczyć wstawiając odpowiednie wartości do wzoru:
((mw"Cw+mk"Ck)"(T -T )-m"Cw"(T -T ))
p k k O
C =
L
mL
" Maksymalną niepewność względną obliczyć metodą różniczkowania wzoru
3. Dane
mk=188g=0,188 kg-Masa kalorymetru
m2=366,5 g =0,3665 kg-Masa kalorymetru wypełnionego wodą do połowy
mw=m2-mk=178,5 g=0,1785 kg-Masa wody
m3=391,5 g =0,3915 kg-masa układu po wrzuceniu lodu
mlodu=m3-m2=391,5-366,5=25g=0,025 kg-masa lodu
J
Ck=897 -ciepło właściwe kalorymetru
(kg"K )
J
Cw=4182 -ciepło właściwe wody
(kg"K )
T =0o C-temperatura topnienia lodu
p
T =25o C-temperatura wody przed wrzuceniemlodu
p
Pomiar temperatury powrzuceniu lodu
T =14,5o C
1
T =14,0oC
2
T =14,0oC
3
T =14,0o C
4
4. Obliczenia
" Wyznaczanie ciepła topnienia lodu
((mw"Cw+mk"Ck)"(T -T )-m"Cw"(T -T ))
p k k O
C =
L
mL
((0,1785"4182+0,188"897)"(25-14)-(0,025"4182)"(14-0))
C =
L
0,025
((764,487+168,636)"(11)-1463,7) (915,123"11-1463,7)
C = =
L
0,025 0,025
(10066,353-1463,7)
8602,653 J
C = = =344106,12
L
0,025 0,025 K
" Wyznaczanie maksymalnej niepewności względnej
C "(T -T ) Cw"(T -T ) ((mk"Ck+mw"Cw)"(T -T ))
k p k p k p k
"C =( ""mk)"( ""mw)"( ""m1)
l
ml ml ml
((mk"Ck+mw"Cw+m1"Cw)) ((mk"C +mw"Cw))
k
+( "" tk)+( ""t )
p
ml ml
896"(25-14) 4182"(25-14)
"C =(( "0,00001)+( "0,00001))
l
0,025 0,025
(0,188"896+0,1785"4182)"(25-14) (0,188"896+0,1785"4182+0,025"4182)
+( "0,00001)+( "0,1)
0,025 0,025
(0,188"896+0,1785"4182)
J
" +( "0,1)=3,94+18,4+4,026+4077,94+3659,74=7,764 ,046
0,025 K
5. Wynik końcowy i wnioski
Zgodnie z obliczeniami
J
Cl=344106,12 =344"103 J
K K
J
"C =7764,046 =7,7"103 J
l
K K
zatem
Cl=344ą7,7"103 J
K
Wartość ciepła topnienia lodu odczytana z tablic to 333.7 kJ/kgK. Ponieważ mieści się
ona w zakresie błędu możemy domniemywać, iż doświadczenie zostało wykonane
poprawnie.