t (min) T (°C) 0 ti 1 2 tf 3 4 5 6 7 8 9

MISURA DELL’EQUIVALENTE MECCANICO DELLA CALORIA
Come preparare l’apparato sperimentale per la misura
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Misurare con il calibro il diametro d del cilindro di rame.
Pesare la corda di rame insieme al calorimetro vuoto, senza tappo, per determinarne la massa (m1).
Riempire il calorimetro (la cui capacità è circa 70 cm3) di acqua distillata e pesarlo nuovamente per determinare,
per differenza, la massa dell’acqua m2.
Chiudere il calorimetro con il tappo di gomma forato e inserire nell’acqua attraverso il foro la sonda del
termometro. Selezionare per il termometro la sensibilità 0.01 °C.
Inserire il calorimetro nella sua sede collegata alla manovella e bloccare la sonda del termometro.
Avvolgere la corda di rame, con un’estremità agganciata alla molla, per tre giri intorno al calorimetro; attaccare
alla corda di rame l’altra corda con gancio (m ≈ 20 g) e quindi la massa M = 5.015 kg.
Prima di iniziare la misura aspettare alcuni minuti perché la temperatura dell’acqua si stabilizzi. Quindi avviare
il cronometro e registrare i valori della temperatura nella tabella sottostante agli istanti indicati.
Girare la manovella per 2 minuti: siano ti e tf gli istanti in cui si inizia e si conclude la rotazione.
Continuare a registrare la temperatura nella tabella senza girare ulteriormente la manovella.
t (min)
INIZIO ROTAZIONE
ti
FINE ROTAZIONE
tf
GIRI
T (°C)
0
1
2
3
ni =
nf =
3 + 30 s
4
4 + 30 s
5
6
7
8
9
Come costruire il grafico e come determinare la temperatura finale Tf
Determinare dalle misure fatte l’istante tM nel quale la temperatura raggiunge il valore massimo (tempo medio nel caso
in cui ci siano temperature uguali in istanti diversi). Riportare in grafico i dati ottenuti (T in funzione di t). Tracciare la
retta che meglio si adatta ai punti sperimentali per t > tM e ricostruire la temperatura finale Tf come ordinata del punto
che si trova sulla retta all’ascissa t = (t i + t M )/2.
Come calcolare il lavoro L e il calore Q
Il lavoro L fatto dalle forze di attrito durante la rotazione del cilindro è: L = n∙  ∙d∙(M+m)∙g (n = numero di giri).
La quantità di calore Q che sarebbe stato necessario fornire al calorimetro per portarlo dalla temperatura iniziale Ti alla
temperatura finale Tf è: Q=(m 1 c 1 +m 2 c 2 )∙(Tf – Ti), dove c1 = 0.0920 cal/(g·°C) è il calore specifico del rame e
c2 = 1.00 cal/(g·°C) è il calore specifico dell’acqua; le masse m1 e m2 sono espresse in grammi.
La costante di Joule si ottiene esprimendo L in Joule e Q in calorie e calcolando il rapporto: J = L/Q
Come stimare le incertezze di misura
Si può assumere (e risulta effettivamente così) che le misure con incertezze relative più grandi siano il diametro del
cilindro (d) e la variazione di temperatura (T f – T i ): si trascurino quindi i contributi di tutte le altre variabili. Per
valutare l’incertezza su Tf tracciare sul grafico due rette di interpolazione: quella con pendenza massima e quella con
pendenza minima, compatibili con i dati sperimentali.