Piotr Jankowiak gr. C 31. 05. 2000 r.

WM sem. IV ( mgr )

Ćwiczenie nr 17.

Temat: Wyznaczanie ciepła topnienia lodu.

Wyniki doświadczenia:

• m_k - masa wewnętrznego naczynia kalorymetru z mieszadłem

m_k = 84,9 g = 0,0849 kg,

• m_k+w - masa naczynia wewnętrznego z 200 cm³ wody destylowanej

m_k+w = 284,8 g = 0,2848 kg,

• m_k+w+L - masa naczynia z roztopionym lodem

m_k+w+L = 309,3 g = 0,3093 kg,

• T₁ - temperatura wody (po jej ustaleniu się)

T₁ = 291,65 K,

• T₂ - najniższa wartość temperatury

T₂ = 282,35 K.

Wartości stałe wykorzystywane przy obliczeniach:

• T₀ = 273,15 K,

• c_w = 4,186*10³ kJ/kgK,

• c_k = 0,896*10³ kJ/kgK.

Ciepłem topnienia nazywamy ilość ciepła potrzebną do stopienia 1kg ciała w temperaturze topnienia

Pomiar ciepła topnienia lodu wykonać możemy w zwykłym kalorymetrze. W tym celu kalorymetr wypełniamy wodą podgrzaną i wrzucamy kilka kostek osuszonego lodu. W kalorymetrze lód topnieje pobierając ciepło topnienia qm_L. Woda powstała na skutek topnienia lodu ogrzewa się od temperatury t_k pobierając ciepło c_wm_L(t_k - 0°C). Topnienie i ogrzewanie odbywa się kosztem ciepła dostarczanego przez kalorymetr i zawartą w nim wodę (C_k + m_wc_w)(t_p - t_k). Zatem bilans cieplny przyjmie postać:

Celem obliczenia równoważnika cieplnego ułożyć musimy równanie bilansu. Po wlaniu zimnej wody kalorymetr utracił ciepło: C(t_c - t_m), a woda w kalorymetrze cm_c(t_c - t_m). Zatem łączne straty wynoszą:

(C + cm_c)(t_c - t_m).

Zimna woda zyskała ciepło:

cm_z(t_m - t_z).

Zgodnie z zasadą bilansu cieplnego musi zachodzić związek:

(C + cm_c)(t_c + t_m) = cm_z(t_m - t_z),

skąd

Jeśli ciało stałe, krystaliczne ogrzewamy to temperatura jego początkowo wzrasta aż do temperatury topnienia. Dalsze ogrzewanie ciała nie powoduje wzrostu jego temperatury, natomiast ciało topnieje. Poczynając od tej chwili obserwujemy wzrost temperatury, tym razem cieczy powstałej ze stopionego ciała stałego.

Powstała na wykresie linia ciągła równoległa do osi czasu świadczy o ujawnieniu się utajonego „zimna'.

Oszacowanie błędów metodą różniczki zupełnej.

Δm=0,00002kg

ΔT=0,1K

6

---