spr z lodu od joli, biologia uj, biologia II, fizyka


Jolanta Lipowska Kraków, dn.08.04.2008

Gr. 14C2

Wtorek godz.1700

Wyznaczanie ciepła topnienia lodu

1. Wstęp

Ciepło to energia przekazywana przez kontakt termiczny. Ciepło właściwe, to ilość ciepła potrzebna do ogrzania jednostkowej masy danej substancji o jeden K lub o 1oC.

Przepływ ciepła najczęściej wiąże się ze zmianą temperatury, jednak nie zawsze tak jest.

Jeżeli ciało stałe, krystaliczne ogrzewamy, to jego temperatura początkowa wzrasta, aż do temperatury topnienia Tt. Dalsze ogrzewanie ciała nie zmienia jego temperatury, a jedynie powoduje stopniowe topnienie. Całe ciepło dostarczane do ciała jest zużywane na zmianę rodzaju oddziaływań międzycząsteczkowych, czyli na zmianę energii potencjalnej. Energia kinetyczna cząsteczek, a więc również temperatura, nie zmienia się. Jeżeli całe ciało przejdzie w stan ciekły, to przy dalszym dostarczaniu ciepła temperatura znowu zaczyna wzrastać.

Przebieg zmian temperatury przy procesie ogrzewania lodu:

0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
T

0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic

lód lód + woda woda

Krzywa ogrzewania substancji krystalicznej ΔQ

W układzie odizolowanym termicznie od otoczenia, na którym nie jest wykonywana żadna praca makroskopowa, całe ciepło oddane przez część układu musi zostać pobrane przez pozostałe części układu. Kalorymetr jest naczyniem zbudowanym w taki sposób, aby zminimalizować kontakt termiczny z otoczeniem. Gdy przygotujemy kalorymetr z wodą o znanej masie mw w temperaturze Tp i wrzucimy do niego masę ml topniejącego lodu, lód roztopi się i ustali się temperatura końcowa Tk. Z jednej strony woda i kalorymetr oddają ciepło aż do ustalenia się temperatury końcowej Tk, z drugiej strony ciepło to zostaje wydatkowane najpierw na roztopnienie się lodu, a następnie podgrzanie wody powstałej z roztopionego już lodu do temperatury Tk.

2. Plan pracy - wyznaczanie ciepła topnienia lodu

  1. Sprawdzono czy waga jest wypoziomowana

  2. Zważono pusty kalorymetr razem z mieszadełkiemM

  3. Napełniono kalorymetr do połowy objętości letnią wodą i ponownie zważono

  4. Po ustabilizowaniu temperatury wody w kalorymetrze - zanotowano ją

  5. Wrzucono kilka kawałków osuszonego lodu do kalorymetru i mieszano wodę do momentu gdy kawałki lodu całkowicie roztopiły się

  6. Zanotowano temperaturę po ustabilizowaniu

  7. Zważono kalorymetr w celu ustalenia masy roztopionego lodu

  8. Pomiary powtórzono kilka razy

3. Plan pracy - wyznaczanie ciepła właściwego kalorymetru

  1. Zważono ponownie pusty kalorymetr z mieszadełkiem

  2. Napełniono kalorymetr zimną wodą i ponownie zważono

  3. Po ustabilizowaniu temperatury wody w kalorymetrze - zanotowaną ją

  4. Dolano gorącej wody

  5. Zamieszano i zważono kalorymetr

  6. Zanotowano temperaturę po ustabilizowaniu

4. Wyniki pomiarów do ciepła topnienia lodu

M kalorymetru [kg] ± 0,0001 kg

M kalorymetru z wodą [kg] ± 0,0001 kg

M kalorymetru z wodą po dodaniu lodu [kg] ± 0,0001 kg

M wody [kg]

± 0,0001 kg

M lodu [kg] ± 0,0001 kg

T początkowa [°C] ± 0,2°C

T końcowa [°C] ± 0,2°C

Δ T [°C] ± 0,2°C

0,4082

1,0097

1,0301

0,6015

0,0204

24,8

21,6

3,2

0,4082

1,0301

1,0765

0,6219

0,0464

21,6

15,4

6,2

0,4082

1,0765

1,1395

0,6683

0,0630

15,4

8,2

7,2

0,4082

1,1395

1,2076

0,7313

0,0681

8,2

2,2

6,0

0,4082

1,0654

1,0995

0,6572

0,0341

22,6

18,2

4,4

5. Opracowanie wyników

ciepło topnienia lodu - qt - wyznaczono po przekształceniu wzoru na bilans cieplny:

( mwCw + mkCk )(Tp - Tk) = ml [ qt + Cw( Tk - 0°C )]

( mwCw + mkCk )(Tp - Tk)

0x08 graphic
qt = - CwTk

ml

cw - ciepło właściwe wody - 4187,0 J⋅ kg-1⋅K-1

mw - masa wody

ck - ciepło właściwe kalorymetru (wartość tablicowa dla aluminium)- 880,0 J⋅ kg-1⋅K-1

mk - masa kalorymetru

ml - masa lodu

wyznaczenie ciepła topnienia lodu dla pierwszego pomiaru

( 4187,0 ⋅ 0,6015 + 880,0 ⋅ 0,4082)( 24,8 - 21,6)

0x08 graphic
qt1 = - ( 4187,0 ⋅ 21,6 ) = 360964,2 [J/kg]

0,0204

⇒ obliczenia dla pozostałych pomiarów wykonano w analogiczny sposób

wyniki umieszczono w tabelce:

Nr. pomiaru

qt - ciepło topnienia lodu [J/kg]

Średnie qt

1

360964,2

327269,2

2

331453,2

3

326510,9

4

292213,2

5

325204,7

Wyznaczenie niepewności pomiarowych otrzymanych wyników metodą różniczki zupełnej (błąd bezwzględny).

dokładność wagi - 0,0001 kg

dokładność termometru - 0,2°C

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

∆mw = 0,1g = 0,0001kg

∆mk = 0,1g = 0,0001 kg

∆ml = 0,1 g = 0,0001 kg

∆Tp = 0,2°C

∆Tk = 0,2°C

0x01 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
3,2 3,2 4187 ⋅ 0,6015 + 880⋅ 0,4082

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
Δqt = ⋅ 4187 ⋅ 0,0001 + ⋅ 880 ⋅ 0,0001 + 3,2⋅ ⋅ 0,0001

0,0204 0,0204 ( 0,0204)2

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
4187 ⋅ 0,6015 + 880⋅ 0,4082 4187 ⋅ 0,6015 + 880⋅ 0,4082

0x08 graphic
0x08 graphic
+ ⋅ 0,2 + + 4187 ⋅ 0,2 =

0,0204 0,0204

= 59555,1 [J/kg]

⇒ Obliczenia dla pozostałych pomiarów wykonano w analogiczny sposób

Nr. pomiaru

∆qt [J/kg]

1

59555,1

2

27302,5

3

21541,9

4

21419,6

5

38571,6

    1. qt = 360964,2 ± 59555,1

    2. qt = 331453,2 ± 27302,5

    3. qt = 326510,9 ± 21541,9

    4. qt = 292213,2 ± 21419,6

    5. qt = 325204,7 ± 38571,6

wyznaczenie niepewności wartości średniej ( x ).

Wykorzystano wzór na odchylenie standardowe średniej arytmetycznej S0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic
- wartości ciepła topnienia obliczone z kolejnych pomiarów

0x01 graphic
- średnie ciepło topnienia

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

360964,2

327269,2

1135353025

2386619196

331453,2

17505856

326510,9

575018,89

292213,2

1228923136

325204,7

4262160,25

0x01 graphic
= 48853,04

wyznaczenie procentowej wielkości błędu:

Δqt 48853,04

0x08 graphic
0x08 graphic
= ⋅ 100% = 14,9%

qt 327269,2

6. Wnioski

Wartość tablicowa ciepła topnienia lodu wynosi: 332000 [J/kg]

Wyznaczona przez nas wartość średnia ciepła topnienia qt= ( 327269 ± 48853 ) [J/kg]

Odbiega od wartości tablicowej. Ta różnica może wynikać z niedokładności przyrządów, niedokładnego osuszania kawałków lodu lub niedokładnego odczytywania wyników przez obserwatora.

7. Wyniki pomiarów do ciepła właściwego kalorymetru

waga kalorymetru - 407,7g = 0,4077 kg

waga kalorymetru z zimną wodą - 850,3g = 0,8503kg

temperatura zimnej wody 24,4°C

waga kalorymetru z zimną wodą + ciepłą wodą - 993,0g = 0,9930kg

temperatura końcowa 36,8°C

8. Opracowanie wyników

m1 ( masa zimnej wody) = 0,8503 - 0,4077 = 0,4426kg

m2 ( masa ciepłej wody) = 0,9930 - 0,8503 = 0,1427kg

T1 (temperatura zimnej wody) = 24,4°C

T (temperatura końcowa) = 36,8°C

⇒ obliczono temperaturę wody ciepłej ze wzoru:

( cwm1 + ckmk )(T - T1) = cwm2( T2 - T)

( cwm1 + ckmk )(T - T1)

0x08 graphic
T2 = + T

cwm2

1



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
spr od diany wyznaczanie ciepla topnienia lodu, biologia uj, biologia II, fizyka
Sprawko M21, biologia uj, biologia II, fizyka, jakies sprawozdania i inne
m16, biologia uj, biologia II, fizyka
sprawozdanie wlasne, biologia uj, biologia II, fizyka
e3, biologia uj, biologia II, fizyka
aneks, biologia uj, biologia II, fizyka
Terenowka 2 od Kozy[1], Biologia II, Terenówki- zwierzęta i rośliny
fizyka o7, biologia uj, biologia II, fizyka
wyznaczanie ciep-a topnienia lodu, Studia PWr W-10 MBM, Semestr II, Fizyka, Fizyka - laborki, Fizyka
EKOLOGIA, biologia uj, biologia II, eko
BIOL.KOM pytania chyba Witaliński, biologia uj, biologia II, biologia komorki, egz
eko sprawozdanie zuk, biologia uj, biologia II, eko
Western blot - TEORIA, BIOLOGIA UJ, ROK II, Semestr 1, Biologia Komórki
wyklady z bioetyki 2012, biologia i geografia - UJ, I rok II stopnia, bioetyka
ZADANIA BIOCHEMIAIIROK (1), biologia uj, biologia II, biochemia

więcej podobnych podstron