POMIAR CIEPŁA TOPNIENIA LODU


"POMIAR CIEPŁA TOPNIENIA LODU "

Część teoretyczna ( opis zjawiska fizycznego ).

Mierzeniem ilości ciepła zajmuje się dział nauki o cieple, zwany kalorymetrią. Kalorymetria opiera się na kilku zasadach, które można wyrazić następująco:

- ilość ciepła 0x01 graphic
oddana przez ciało badane jest równa ilości ciepła 0x01 graphic
pobranej przez ciała otaczające;

- ilość ciepła pobrana przez ciało podczas ogrzewania jest równa ilości ciepła oddanej podczas ostygania w tym samym zakresie temperatur jeśli ciało przechodzi w odwrotnym porządku przez te same stany pośrednie;

- ilość ciepła Q oddana bądź pobrana przez ciało jednorodne jest proporcjonalna do jego masy, a przy niewielkich zmianach temperatury - do przyrostu temperatury 0x01 graphic
.

Ciepłem topnienia nazywamy ilość ciepła potrzebną do zamiany 1 kg ciała stałego

o temperaturze topnienia na ciecz o tej samej temperaturze.

Ilość ciepła Q potrzebna do stopienia masy m ciała o temperaturze topnienia wyraża się wzorem 0x01 graphic
, gdzie 0x01 graphic
- ciepło topnienia.

Temperatura topnienia T zależy od ciśnienia, przy którym zachodzi przemiana ciała stałego

w ciecz.

 Część doświadczalna (pomiary dokonano2x):

 

Kalorymetr wodny:0x01 graphic

0x01 graphic

- Po zważeniu na wadze laboratoryjnej pustego suchego naczynia kalorymetrycznego wraz

z mieszadłem, napełniono 2/3 obj. wodą destylowaną i ponownie zważono.

- Po wstawieniu naczynia do kalorymetru i zanurzeniu termometru, przez ok. 5min odczytywano temperaturę.

TABELA 1 (pomiar1)

 

czas[min]

temp.[C]

1

23,5

2

23,5

3

23,6

4

23,5

5

23,45

 

- Po otworzeniu kalorymetru, wsypaniu drobno potłuczonego lodu (1/4 obj.), mieszając wodę odczytywano temperaturę co 1015s.

TABELA 2 (pomiar1)

czas[s]

temp.[C]

15”

18

30”

17

45”

16,1

1'00”

14,8

1'15”

13,3

1'30”

12,6

1'45”

12,2

2'00”

12,1

2'15”

11,95

3'15”

12,15

4'15”

12,6

5'15”

12,8

6'15”

13

7'15”

13,2

 

 

 

 

 

- Zważono naczynie kalorymetryczne.

TABELA 3 (pomiar1)

masa naczynia

130,65g

masa naczynia z woda

192,2g

masa wody

61,55g

masa naczynia z wodą+lód

206,7g

masa lodu

14,5g

 

Sporządzenie wykresu T=f(t):

Pomiar 1 : Pomiar 2 :

0x01 graphic

 

 

Część obliczeniowa :

Wartości stałe:

Oznaczenia jakie przyjęłyśmy:

CX ciepło topnienia lodu

mL masa lodu

CW ciepło właściwe wody

mW masa wody w kalorymetrze

CK ciepło właściwe kalorymetru

mK masa kalorymetru z mieszadełkiem

R objętościowe ciepło właściwe szkła i rtęci

V objętość zanurzonej części termometru

TW temperatura początkowa wody w kalorymetrze

TK temperatura końcową układu

TT temperatura topnienia lodu równa 273.15 K

 Wyznaczenie ciepła topnienia lodu z równania bilansu cieplnego:

Po podstawieniach:

0x01 graphic

Otrzymałyśmy:

Teraz mogę wyliczyć ciepło topnienia lodu Cx :

0x01 graphic

 

 

Błąd Cx obliczę z różniczki zupełnej:

0x01 graphic

 Wartości jakie przyjęłyśmy do obliczeń:

mL = 0,0145 kg  mL = 0.000 02 kg

CW= 4185 J/kg K CW = 8 J/kg K

mW = 0,06155 kg mW = 0.000 02 kg

CK = 879 J/kg K CK = 1 J/kg K

mK = 0,13065 kg mK = 0.000 01 kg

R = 1 930 000 J/m3 K R = 80 000 J/m3 K

V = 0.000 000 25 m3 V = 0.000 000 02 m3

TW = 296,5 K TW = 0.2 K

TK = 286,2 K TK = 0.2 K

Tt = 273.15 K

Z obliczeń:

Cx = 320 541.7584 J/kg

Cx = 12 453.92341 J/kg

 Ostatecznie Cx=(320 500 +-12 500) J/kg 

Błąd względny : 0x01 graphic

Wnioski :

Celem ćwiczenia było zmierzenie ciepła topnienia lodu. Pomiary dały wynik 320500 J/kg. Wartość ciepła topnienia podawana w tablicach fizycznych wynosi 340000 J/kg. Błąd bezwzględny wyniku to 12453 J/kg co jest spora wartością, lecz jako błąd względny daje ostatecznie 3.88 % (myślę, ze jest to nieźle).

Na wykresie topnienia (na papierze milimetrowym) widać, ze charakterystyka jest "zaokrąglona", nie ma tam kątów ostrych (teoretycznie - bez uwzględniania warunków praktycznych pomiaru powinny być ostre). Wynika to z bezwładności cieplnej wszystkich elementów biorących udział praktycznie w wymianie ciepła, wiec : kalorymetr, woda, termometr, mieszadełko kalorymetru, powietrze w kalorymetrze i poza nim, stół na którym stal kalorymetr. Największy wpływ na zaokrąglenie charakterystyki miały czynniki bezpośrednio stykające się z lodem. Pomiar ciepła topnienia lodu był pośredni (nie można zmierzyć tego bezpośrednio - należy wyliczyć ze wzoru). W związku z tym, że wzór był dość rozbudowany i składał się z wielu zmiennych. Na błąd pomiaru wpływało wiele czynników takich jak :

 dokładność pomiaru mas (kalorymetru, kalorymetru z woda, kolorymetru z woda i lodem)

 dokładność pomiaru objętości pojemniczka z rtęcią w termometrze

 dokładność pomiaru temperatury w rożnych chwilach

Spośród tych rożnych przyczyn największy wpływ na błąd miały : dokładność pomiaru temperatury końcowej całego układu i dokładność pomiaru temperatury początkowej wody w kalorymetrze. Generalnie na błędy najbardziej wpłyną pomiar temperatury.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Mech- Wyznaczanie ciepła topnienia lodu(1), Sprawozdania - Fizyka
Wyznaczanie ciepła topnienia lodu, Emilia Wieteska
spraw, 24, Wyznaczanie ciepla topnienia lodu
Mech- Wyznaczanie ciepła topnienia lodu, Sprawozdania - Fizyka
wyznaczanie ciepła topnienia lodu
fizyka, Ciepło topnienia lodu 2 (inne spr.), Temat ćwiczenia nr 32:Wyznaczanie ciepła topnienia lodu
Wyznaczanie ciepła topnienia lodu ćw nr 11, PWSZ Krosno budownictwo, Fizyka
WYZNACZANIE CIEPLA TOPNIENIA LODU, Sprawozdania
C1- Wyznaczanie ciepła topnienia lodu przy pomocy kalorymetru. sprawozdanie, Sprawozdania
Wyznaczanie ciepła topnienia lodu przy pomocy kalorymetru, Studia, Pracownie, I pracownia
Wyznaczanie ciepła topnienia lodu, topnienie lodu
C1 - Wyznaczanie ciepła topnienia lodu metoda kalorymetryczn, Sprawozdania
wyznaczanie ciepła topnienia lodu, Sprawozdania
wyznaczanie ciepla topnienia lodu, Budownictwo PG, Semestr 2, Fizyka, Laborki Fizyka, Laborki - chom
Wyznaczanie ciepła topnienia lodu, Sprawozdania - Fizyka
Wzyanczanie ciepła topnienia lodu przy pomocy kalorymetru, Studia, Pracownie, I pracownia, 27 Wyznac
spr od diany wyznaczanie ciepla topnienia lodu, biologia uj, biologia II, fizyka

więcej podobnych podstron