Sisältö
”Lämpö” edustaa aineen molekyylien lämpöenergiaa. Vesi jäätyy 0 asteessa. Mutta jääkuution lämpötila voi laskea selvästi alle sen. Kun jääkuutio poistetaan pakastimesta, kuutioiden lämpötila nousee, kun se imee lämpöä ympäristöstään. Mutta kun jääpala saavuttaa 0 ° C, se alkaa sulaa ja sen lämpötila pysyy 0 ° C: ssa koko sulamisprosessin ajan, vaikka jääpala edelleen imee lämpöä. Tämä tapahtuu, koska jääkuution absorboima lämpöenergia kuluu vesimolekyylien toimesta, jotka erottuvat toisistaan sulamisen aikana.
Kiinteän aineen absorboituneen lämmön määrä sulamisvaiheen aikana tunnetaan sulatettuna sulamislämmönä ja mitataan kalorimetrialla.
Tiedonkeruu
Aseta tyhjä vaahtomuovisäiliö vaa'alle ja kirjaa tyhjän kupin massa grammoina. Täytä kuppi sitten noin 100 millilitralla tai noin 3,5 unssilla tislattua vettä. Palauta täytetty kuppi tasapainoon ja kirjaa kupin ja veden paino yhdessä.
Aseta lämpömittari kuppiin olevaan veteen, odota noin 5 minuuttia, kunnes lämpömittari saavuttaa lämpötasapainon veden kanssa, ja rekisteröi sitten veden lämpötila lähtölämpötilana.
Aseta kaksi tai kolme jääkuutiota paperipyyhkeelle poistamaan nestemäinen vesi kuutioiden pinnalta, siirrä sitten kuutiot nopeasti styroksi-kuppiin. Sekoita seosta lämpömittarilla varovasti. Tarkkaile lämpömittarin lämpötilalukemaa. Sen pitäisi alkaa pudota melkein heti. Jatka sekoittamista ja rekisteröi lämpömittarissa ilmoitettu alin lämpötila, ennen kuin lämpötila alkaa nousta. Tallenna tämä arvo "lopulliseksi lämpötiloksi".
Poista lämpömittari ja palauta Styrofoam-kuppi jälleen tasapainoon ja kirjaa kupin, veden ja sulatetun jään massa yhdessä.
laskelmat
Määritä kupissa olevan veden massa vähentämällä tyhjän kupin massa kupin ja veden painosta yhdessä, kuten kerättiin vaiheessa 1. Esimerkiksi, jos tyhjä kuppi painoi 3,1 grammaa ja kuppi ja vesi yhdessä painoivat 106,5. grammaa, sitten veden massa oli 106,5 - 3,1 = 103,4 g.
Laske veden lämpötilan muutos vähentämällä veden alkuperäinen lämpötila lopullisesta veden lämpötilasta. Siten, jos alkulämpötila oli 24,5 C ja lopullinen lämpötila oli 19,2 C, niin deltaT = 19,2 - 24,5 = -5,3 C.
Laske vedestä poistettu lämpö q, yhtälön q = mc (deltaT) mukaan, missä m ja deltaT edustavat vastaavasti veden massa- ja lämpötilamuutoksia ja c edustavat veden ominaista lämpökapasiteettia, tai 4,144 joulea grammaa kohti per celsiusaste, tai 4,187 J / gC. Jatkamalla esimerkistä vaiheista 1 ja 2, q = ms (deltaT) = 103,4 g * 4,144 J / g-C * -5,3 C = -2293 J. Tämä edustaa vedestä poistettua lämpöä, joten sen negatiivinen merkki. Termodynamiikan lakien mukaan tämä tarkoittaa, että vedessä olevat jääkuutiot absorboivat +2293 J lämpöä.
Määritä jääkuutioiden massa vähentämällä kupin ja veden massa kupin, veden ja jääkuutioiden massasta. Jos kuppi, vesi ja jää painoivat yhdessä 110,4 g, niin jääkuutioiden massa oli 110,4 g - 103,4 g = 7,0 g.
Löydä piilevä sulamislämpö Lf Lf = q ÷ m mukaan jakamalla vaiheessa 3 määritetty jään absorboima lämpö q, jään massalla m, määritetty vaiheessa 4. Tässä tapauksessa , Lf = q / m = 2293 J ÷ 7,0 g = 328 J / g. Vertaa kokeellista tulosta hyväksyttyyn arvoon 333,5 J / g.