POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT FIZYKI |
Sprawozdanie z ćwiczenia nr 24 |
|
AGNIESZKA SŁABA |
Temat: Wyznaczanie ciepła topnienia lodu |
|
Wydział PPT/IB Rok 2
|
Data: 1996-12-06 |
Ocena: |
WPROWADZENIE
Ciepło topnienia jest to ilość ciepła potrzebna do zamiany 1 kg ciała stałego o temperaturze topnienia na ciecz o tej samej temperaturze.
Ilość ciepła Q potrzebną do stopienia masy m ciała o temperaturze topnienia wyrażamy wzorem:
Przejścia między stanem stały, ciekłym i gazowym stanowią przemiany fazowe I rodzaju.
Energia wewnętrzna ciała stałego składa się z energii kinetycznej drgań cieplnych cząsteczek, znajdujących się w węzłach sieci krystalicznej i energii potencjalnej wzajemnego oddziaływania tych cząsteczek.
Rozszerzalność - zwiększanie średnich odległości międzywęzłowych w sieci.
Sublimacja - przejście ciała pod wpływem podgrzewania ze stanu stałego w ciekły lub gazowy.
Temperatura topnienia zależy od ciśnienia, przy którym zachodzi przemiana ciała stałego w ciecz.
POMIARY
mk - masa pustego kalorymetru wraz z mieszadłem
mk = 62.600g Δmk=10-5 kg
mkw - masa kalorymetru razem z wodą
mkw = 330.700 g Δmkw=10-5 kg
mw- masa wody
mw = m2 - m1
mw = 268.100 g Δmw=2*10-5 kg
mkl- masa kalorymetru z wodą i lodem
mkl = 390.100 g Δmkl=2*10-5 kg
ml - masa lodu
ml = 59.400 g
cw- ciepło właściwe wody
cw = 4185J/kgK Δcw=8J/kgK
R - pojemność cieplna właściwa termometru
R = 1.93*10-6J/kgK ΔR= 8*104J/kgK
ck - ciepło właściwe kalorymetru
ck = 897J/kgK Δck=1J/kgK
V - objętość
V = 0.5 cm3 ΔV=0.1mm3
t - czas wykonywania pomiarów
Tw - temperatura podgrzanej wody Tw=37.2°C
Tk - temperatura wody z lodem Tk=16°C ΔTw=ΔTl = 0.1°C
Tt - temperatura topnienia lodu Tt = 273.15 K = 0 °C
cx - ciepło topnienia lodu
Pomiar temperatury wody w kalorymetrze(co 1 minutę)
t [s] |
Tw [°C] |
0 |
36.0 |
1 |
38.2 |
2 |
38.1 |
3 |
38.0 |
4 |
37.9 |
5 |
37.8 |
Pomiar temperatury wody po dodaniu lodu
t [s] |
Tl [°C] |
(co 10 sekund) |
|
0 |
19.3 |
10 |
18.6 |
20 |
18.2 |
30 |
17.6 |
40 |
17.2 |
50 |
16.8 |
60 |
16.5 |
(co 30 sekund) |
|
1.30 |
16.3 |
2 |
16.2 |
2.30 |
16.1 |
3 |
16.1 |
3.30 |
16.1 |
4 |
16.1 |
4.30 |
16.1 |
5 |
16.2 |
(co 1 minutę) |
|
6 |
16.3 |
7 |
16.4 |
8 |
16.45 |
9 |
16.5 |
10 |
16.5 |
11 |
16.6 |
Aby obliczyć ciepło topnienia lodu korzystamy ze wzoru :
Wynosi ono:
Błąd ciepła topnienia lodu obliczamy metodą różniczki zupełnej:
Powtórzenie ćwiczenia
mk = 62.400 g
mkw = 254.700 g
mw = 192.300 g
mwl = 306.500 g
ml = 51.800 g
Pomiar temperatury wody w kalorymetrze(co 1 minutę)
t [s] |
Tw [°C] |
0 |
25.0 |
1 |
32.1 |
2 |
34.2 |
3 |
34.6 |
4 |
34.4 |
5 |
34.4 |
Pomiar temperatury wody po dodaniu lodu
t [s] |
Tl [°C] |
(co 10 sekund) |
|
0 |
20.0 |
10 |
18.5 |
20 |
17.5 |
30 |
16.6 |
40 |
15.0 |
50 |
14.0 |
60 |
13.4 |
(co 30 sekund) |
|
1.30 |
13.5 |
2 |
12.9 |
2.30 |
1.6 |
3 |
12.5 |
3.30 |
12.5 |
4 |
12.5 |
4.30 |
12.6 |
5 |
12.6 |
(co 1 minutę) |
|
6 |
12.7 |
7 |
12.8 |
8 |
12.9 |
9 |
12.95 |
10 |
13.0 |
11 |
13.1 |
Ciepło topnienia lodu wynosi:
Błąd Δcx obliczamy metodą różniczki zupełnej
Błąd względny dla drugiego pomiaru wynosi:
WNIOSKI
Ciepło topnienia lodu wynosi 334*103J/kg. W wykonanym przez nas doświadczeniu ciepło to wynosi znacznie mniej. Na niedokładność pomiarów duży wpływ miało ciśnienie atmosferyczne. Niedokładność spowodowana wcześniejszym lub późniejszym odczytem temperatury również ma wpływ na powstanie błędu. Jednak błędem, który w największym stopniu wpływa na błąd wyznaczenia ciepła topnienia lodu jest według mnie błąd właściwej pojemności cieplnej termometru. Ponieważ jest to błąd wielkości stałej, nie mamy więc wpływu na jego zmianę.