13.1 Wyznaczanie ciepła topnienia lodu.
Temperatura topnienia lodu w warunkach normalnych wynosi 273.25 K .
W trakcie topnienia lodu temperatura powstającej z niego wody jest równa temperaturze lodu,aż do momentu całkowitego stopienia .Ciepło potrzebne do stopienia masy m lodu:
Qt=mct
gdzie ct jest ciepłem topnienia lodu.
Ciepło to pobierane jest od innego ciała o wyższej temperaturze,które pozostaje w kontakcie z lodem ,w warunkacg laboratoryjnych jest to woda znajdująca się w kalorymetrze.
Jeżeli początkowa temperatura wody i kalorymetru jest Tp a końcowa Tk ,wtedy ciepło oddane przez wodę i kalorymetr wynosi:
Q1=mwcw(Tp-Tk)+mkck(Tp-Tk),
gdzie mw oznacza masę wody w kalorymetrze,
mk masę kalorymetru ,cw ciepło właściwe wody
ck ciepło właściwe kalorymetru
Do pomiarów używa się topniejącego lodu o temperaturze początkowej T0=273.15 [K].
Ciepło pobrane przez kalorymetr zostanie zużyte na stopienie lodu i ogrzanie wody powstałej w wyniku stopienia się lodu.
Całkowite ciepło pobrane w tej przemianie
będzie wynosiło :
Q2=mct+mcw(Tk-T0),
gdzie m jest masą lodu i zarazem masą wody z niego powstałej .
Korzystając z zasady bilansu cieplnego możemy napisać ,że Q1=Q2,a więc:
mct+mcw(Tk-T0)=(mwcw+mkck)(Tp-Tk)
po przekształceniu otrzymujemy :
Pomiary i obliczenia :
mk [g]
|
mw [g] |
m [g] |
Tp [K] |
Tk [K] |
ck [J/kgK] |
cw [J/kgK] |
ct [J/K] |
δ [%] |
94 |
207
|
141 |
300
|
280 |
896 |
4128 |
104467
|
44 |
Rachunek błędów :