IMIĘ I NAZWISKO Mariusz Kijak	Ćwiczenie C-1 WYZNACZANIE CIEPŁA TOPNIENIA LODU PRZY POMOCY KALORYMETRU
ROK I KIERUNEK Fizyka I
		OCENA	OCENA	OCENA
PROWADZĄCY Prof. Krzesińska	DATA PODPIS	DATA PODPIS	DATA PODPIS

1. Cel ćwiczenia

Wyznaczanie ciepła topnienia lodu przy pomocy kalorymetru oraz zapoznanie się z techniką pomiarów kalorymetrycznych

2. Część teoretyczna

Mierzeniem ilości ciepła zajmuje się dział nauki o cieple zwany kalorymetrią, która opiera się na kilku podstawowych zasadach

• suma wszystkich ilości ciepła jest równa zero

• ilość ciepła ∆Q oddana bądź pobrana przez ciało jednorodne jest proporcjonalna do jego masy, a przy niewielkich zmianach temperatury - do przyrostu temperatury

c - ciepło właściwe

m - masa

∆T - zmiana temperatury

Doświadczenie, które przeprowadziłem - wyznaczenie ciepła topnienia lodu - opierało się na:

• Bilans cieplny

• Zjawisko topnienia

Topnienie - przejście fazowe - polega na zmianie stanu skupienia. Jest to przejście ciała stałego w ciekłe. Z tym zjawiskiem nierozerwalnie łączy się „ciepło topnienia”

Ciepło topnienia - ilość ciepła potrzebna do zmiany 1kg ciała stałego na ciecz o tej samej temperaturze.

Pomiaru ciepła topnienia dokonałem w oparciu o zasadę zachowania energii.

Do kalorymetru (wraz z wodą - m_w, c_w, T₁ ) o masie m_k, cieple właściwym c_w i temperaturze T₁ wrzuciłem kawałek lodu (m_l, c_l, T₀). Po wykonaniu tej czynności temperatura wody i kalorymetru obniżyła się do wartości T₂.

Z punktu widzenia bilansu cieplnego lód stopił się, a woda z niego powstała - ogrzała się, ponieważ lód i woda pobrała ciepło oddane przez wodę, która uprzedni znajdowała się w kalorymetrze i oddane przez kalorymetr.

Zapisując równania otrzymuję:

Ciepło pobrane przez lód

Ciepło pobrane przez wodę powstałą z lodu

Ciepło oddane przez wodę, która znajdowała się w kalorymetrze

Ciepło oddane przez kalorymetr

Z zasady bilansu cieplnego otrzymuję

Z otrzymanego wzoru mogę obliczyć ciepło topnienia lodu

3. Przyrządy pomiarowe

• kalorymetr

• termometr

• waga z kompletem odważników

• kawałki lodu

• bibuła

4. Przebieg ćwiczenia

• Wyznaczam masę osuszonego kalorymetru wraz z mieszadłem

• Wlewam do kalorymetru wodę i wyznaczam masę kalorymetru z wodą m₁. Obliczam masę wody m_w = m₁ - m_k

• Wyznaczam temperaturę T₁ kalorymetru z wodą

• Wrzucam kawałek lodu, osuszonego bibułką, ciągle mieszając

• Odczytuję najniższą temperaturę T₂ wody, ciągle mieszając.

• Wyznaczam masę kalorymetru z woda i lodem m₂. Obliczam masę stopionego lodu m_l = m₂ - m₁

• Powtarzam pomiary dla dwóch innych mas wody i lodu

• Wyniki pomiarów przedstawiam w tabelce

• Obliczam ciepło topnienia lodu, a następnie jego wartość średnią

5. Wyniki pomiarów

Masa kalorymetru mk [kg]	Ciepło właściwe kalorymetru ck [J/kg K]	Masa wody mw [kg]	Ciepło właściwe wody cw [J/kg K]	Temperatura lodu T0 [K]
0.0946	896	0.232	4186	273
						0.192
						0.206

Temperatura T1 [K]	T2 [K]	∆T [K]	Masa lodu ml [kg]
293	286	7	0.018
292	284	8	0.018
291	285	6	0.013

6. Obliczenia

Wartości stałe w ćwiczeniu

ciepło właściwe wody

ciepło właściwe aluminiowego kalorymetru

Obliczam ∆T

1. ∆T = T₁ - T₂

∆T = 293 - 286

∆T = 7 K

2. ∆T = T₁ - T₂

∆T = 292 - 284

∆T = 8 K

3. ∆T = T₁ - T₂

∆T = 291 - 285

∆T = 6 K

Korzystam ze wzoru na ciepło topnienia lodu

c_l - ciepło topnienia lodu

c_w - ciepło właściwe wody

c_k - ciepło właściwe kalorymetre

m_w - masa wody

m_k - masa kalorymetru

m_l - masa lodu

T₀ - temperatura lodu

T₁ - temperatura kalorymetru z wodą

T₂ - ostateczna temperatura

1. 
   

2. 
   

3. 
   

Niepewność pomiarową obliczam metodą różniczki zupełnej

Różniczkując kolejno po m_k, m_w, m_l, ∆T, T₂ otrzymuję

Wykonuje obliczenia

1. 
   

2. 
   

3. 
   

Obliczam wartość średnią

Obliczam niepewność procentową

7. Wnioski

• Podana przeze mnie wartość ciepła topnienia lodu jest wartością średnią wszystkich pomiarów.

• Porównując otrzymane wyniki z wartością tablicową, która wynosi
  mogę powiedzieć, że różnica jest stosunkowo niewielka.

• Na dokładność pomiarów wpływały dokładności pomiaru masy poszczególnych elementów oraz temperatury. Dokładność ta była zbyt duża aby pomiar przeprowadzić bardzo precyzyjnie.

• Aby zwiększyć dokładność pomiarów sądzę, że należało by użyć np. wagi elektronicznej, termometru elektronicznego itp.

• Można również zwiększyć ilość pomiarów co również znacząco wpłynęłoby na wynik.

---