Opis doświadczenia:

Celem doświadczenia było wyznaczenie ciepła topnienia lodu oraz ciepła skraplania pary wodnej. Ponieważ do obliczenia tych wartości konieczne było wykorzystanie zasady bilansu cieplnego, w doświadczeniu posłużyliśmy się kalorymetrem (wyizolowanie układu).

Najważniejszy w ćwiczeniu był dokładny pomiar temperatury w równych odstępach czasu co umożliwiło naszkicowanie wykresu i wyznaczenie temperatur początkowych i końcowych metodą ekstrapolacji.

Obliczenia (ciepło topnienia lodu):

Z zasady bilansu cieplnego otrzymujemy wzór (wyprowadzenie we wstępie teoretycznym):

[kg]
[J/kgK]
[
]

[kg]
[J/kgK]
[
]

[kg]

=
[J/kg]

Obliczenia (ciepło skraplania pary wodnej):

Wzór otrzymaliśmy jak wyżej:

[kg]
[J/kgK]
[
] (wartość zakładana)

[kg]
[J/kgK]
[
]

[kg]
[
]

[J/kg]

Rachunek błędu (ciepło topnienia lodu):

[
], czyli
[
] oraz
[
]

[kg],
[kg],
[kg]

Wielkości błędów wagi są wynikiem pośredniego wyznaczania masy (wody i lodu).

;
;
;
;

[J/kg]

Błąd względny:
18,87%

Rachunek błędu (ciepło skraplania pary wodnej):

[
], czyli
[
]

[
], czyli
[
]

[kg],
[kg],
[kg]

;
;
;
;

[J/kg]

Błąd względny:
13,25%

Wnioski:

Otrzymane wyniki najlepiej jest porównać z odpowiednimi wartościami tablicowymi. W przypadku doświadczeń z wykorzystaniem kalorymetru (i zasady bilansu cieplnego) jakość rezultatów jest przeważnie zadowalająca. Tym razem również wyniki, zarówno dla ciepła topnienia, jak i ciepła skraplania, są zbliżone do rzeczywistych wartości. Błędy względem tablicowych danych wynoszą odpowiednio 7% (dla topnienia) i 9% (dla skraplania). Oznacza to, że wyniki są dokładniejsze niż można by sądzić, biorąc pod uwagę rachunek błędu (19% i 13%). Jak widać w powyższych obliczeniach największymi składnikami sumy błędów są te zawierające błąd pomiaru masy. Przyjęliśmy wartość
równą 0,5 grama. Było to spowodowane tym, że waga nie reagowała na mniejsze odważniki! Dysponując lepszym przyrządem do pomiary masy można by zredukować wielkości błędów do około 6-7%. Nie bez wpływu na wynik był sam proces wymiany ciepła w kalorymetrze - mimo założeń układ nie jest w 100% odizolowany. Jednak ten czynnik jest minimalny w porównaniu z poprzednim.

Podsumowując - użyta metoda obliczania ciepła topnienia lodu i skraplania pary wodnej jest bardzo dobra dzięki swej prostocie i dość dokładnym wynikom.

---