Relazione variazione di temperatura e massa riscaldata

Chen Yihuang 2A
Prof: Dal Bosco
A.S.2011/2012
Equazione fondamentale della calorimetria:
relazione fra la variazione di temperatura e la massa ( con la
stessa calore fornita [△Q] e tempo [t] per la stessa sostanza)
Obiettivo
L’obiettivo di questo esperimento è stato quello di trovare sperimentalmente la relazione fra la
variazione di temperatura e la massa tracciando i diagrammi sperimentali prorporzione diretta
(△T;M) e (△T;1/M ).
Breve premessa teorica
Il trasferiemento, o propagazione, del calore può avvenire in tre modi diversi, che dipendono
soprattutto dallo stato fisico della materia: conduzione; convezione; irragiamento.
La conduzione riguarda soprattutto i solidi, la conversione, invece, interessa i fluidi. Inoltre,
mentre la conduzione e la convezione si realizzano per contatto diretto, l’irragiamento propaga il
calore anche nel vuoto.
Materiale utilizzato
Fornello
Becher
Cilindro graduato
Cronometro
Termometro
Fasi operative
(Fig 1)
(Fig 2)
(Fig 3)
△Q ∝
t
Descizione delle fasi
1.
2.
3.
4.
Accedere il fornello, versare 100 ml (si usa i volumi al posto delle masse)+ 50 ml (misurati
con il cilindro graduato) d’acqua dentro il becher e misurare la temperatura iniziare
dell’acqua (Fig 1). Mettere il becher sul fornello a riscaldare per 90 secondi (Fig 2), quindi,
appoggiare il becher sull’isolante e misura la Tf (Fig 3).
Procedere per ancora 4 volte con la stessa procedura ma la massa dell’acqua di ogni prova
aumentata di 100 ml.
Alla fine, calcolare la △T e, tracciare due diagrammi: uno tra △T/M e l’altro fra △T/1/M.
Esaminare i diagrammi, in modo tale di rilevare una le proporzioni diretta e inversa.
Grandezza fisica misutata
Grandezza
Simbolo
Unità di misura
Strumento
Tempo
t
(s)
Cronometro
1
Chen Yihuang 2A
Prof: Dal Bosco
A.S.2011/2012
Temperatura
T
(°C)
Termometro
Volume
V
(ml)
Cilindro graduato/Becher
Caratteristica dello strumento
Strumento
Sensibilità
Portata
Cronometro
0,01(s)
360,00(s)
Termometro
1(°C)
100(°C)
Cilindro graduato/Becher
1(ml)/100(ml)
100(ml)/500(ml)
Dati raccolti-elaborati
N°prove Tii(°C) ti(s) Mi(g)
1
20
90
150
2
20
90
250
3
20
90
350
4
20
90
450
5
20
90
550
1/Mi(g)*10^-3
6.67
4.00
2.86
2.22
1.82
Tfi(°C)
56
39
32
29
27
△Ti(°C)
36
19
12
9
7
Formule usate per elaborare i dati raccolti
△Ti=Tfi-Tii
Legenda
Tii=temperatura iniziale
ti=tempo
Mi=massa
Tfi=temperatura finale
△Ti=la differenza tra la temperatura iniziale e la temperatura finale
Diagramma dei dati raccolti
DTi(°C)
Proporzione inversa
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
100
200
300
Mi(g)
2
400
500
600
Chen Yihuang 2A
Prof: Dal Bosco
A.S.2011/2012
DTi(°C)
Proporzione diretta
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
*10^-3
1/Mi(g)^-1*10^-3
*10^-3
6.00
7.00
Valutazione dell’esperienza
1.
2.
3.
4.
5.
Qualità dei risultati è buono;
Causa dell’errore: incertezza negli start/stop del cronometro, il calore prodotto dal fornello
non è costante, nel versamento dell’acqua dentro al becher c’è la perdita della massa.
Proposte per ridurre l’errore: gestire meglio il cronometro un secondo prima dell’arrivo,
usare la piastra per fornire il calore.
Difficoltà incontrate: nessuna
Tempo impiegato: 55 min
3