Topnienie jest przemianą fazową polegającą na przejściu ciała stałego w ciecz a zatem wiąże się ono ze zmianą stanu skupienia. Procesem odwrotnym do topnienia jest krzepnięcie.

Temperaturą topnienia nazywamy taką temperaturę, w której zachodzi topnienie dla ciał krystalicznych. Temperatura topnienia zależy od ciśnienia. Dla większości ciał, które zwiększają swoją objętość podczas topnienia, ze wzrostem ciśnienia wzrasta temperatura topnienia. W przypadku ciał, które zmniejszają swoją objętość podczas topnienia zależność ta ma przeciwny charakter.

Proces topnienia jest związany z pobieraniem ciepła, a pomiar tego ciepła jest głównym celem naszego ćwiczenia. Ciepło topnienia jest to ilość ciepła, jaką należy jednostce masy ciała stałego, znajdującego się w temperaturze topnienia, aby zmieniło się ono w ciecz o tej samej temperaturze. Ciepło możemy obliczyć ze wzoru:

l = Q / m

W naszym ćwiczeniu niezbędny jest kalorymetr. Jest to naczynie o podwójnych, odizolowanych od siebie ściankach i małej pojemności cieplnej. Kalorymetr najczęściej wykonany jest z aluminium, a jego zadaniem jest chronić ciała znajdujące się w nim przed wymianą ciepła z otoczeniem.

W Y K O N A N I E Ć W I C Z E N I A:

Wyznaczanie ciepła topnienia lodu rozpocząłem od zważenia i odnotowania masy wewnętrznej części kalorymetru (zrobionej z aluminium) wraz z pokrywką i mieszadełkiem. Następnie napełniłem go do ok. ½ objętości wodą o temperaturze 25-30⁰C i także zważyłem. Przy użyciu termometru zbadałem początkową temperaturę wody w naczyniu. Kolejnym ważnym składnikiem w moim ćwiczeniu był lód, a dokładniej bryłka lodu, którą to przed wrzuceniem do kalorymetru, doprowadziłem do temperatury topnienia i osuszyłem ligniną. Po dokładnym wymieszaniu zawartości kalorymetru i po całkowitym rozpuszczeniu się lodu ponownie zmierzyłem temperaturę, a także zważyłem naczynie z jego zawartością. Pomiary te powtórzyłem jeszcze dwukrotnie, co pozwoliło mi obliczyć średnie ciepło topnienia lodu.

W Z O R Y I O B L I C Z E N I A:

Masa kalorymetru z wodą:

m₁ = 0,28277kg

m₂ = 0,28168kg

m₃ = 0,29535kg

m_k = 0,0962 - masa pustego kalorymetru z mieszadłem

C_k = 896 J/ (kg K) - ciepło właściwe kalorymetru

C_w = 4,19 x 10³ J/ (kg K) - ciepło właściwe wody

m_w = masa wody w kalorymetrze [kg]

m_w = m₁ - m_k

m_w1 = 0,18657kg

m_w2 = 0,28168kg

m_w3 = 0,19915kg

t₀ - temperatura początkowa wody i kalorymetru [⁰C]

t_{0 (1)} = 28,7 ⁰C = 301,85 K

t_{0 (2)} = 25,9 ⁰C = 299,05 K

t_{0 (3)} = 26,8 ⁰C = 299,95 K

t_k = temperatura końcowa układu [⁰C]

t_{k (1)} = 20,6 ⁰C = 293,75 K

t_{k (2)} = 21,1 ⁰C = 294,25 K

t_{k (3)} = 21,7 ⁰C = 294,85 K

m₂ - masa kalorymetru z wodą i stopionym lodem [kg]

m_{2 (1)} = 0,30209kg

m_{2 (2)} = 0,29197kg

m_{2 (3)} = 0,30701kg

m_l - masa stopionego lodu [kg]

m_l = m₂ - m₁

m_{l (1)} = 0,01932kg

m_{l (2)} = 0,01029kg

m_{l (3)} = 0,01166kg

l - ciepło topnienia lodu [J/kg]

l =

l₁ =

=

= 248377,32

l₂ =

=

l₃ =

=

Rachunek jednostek:

l =

Średnie ciepło topnienia lodu:

l_śr =

WYZNACZANIE CIEPŁA TOPNIENIA LODU

( ĆWICZENIE NR.24)

BARTŁOMIEJ BRODZIK SOBOTA GODZ. 17.00

WTD - Z GR. I 23.11 2002

---