„Топлината“ представлява топлинната енергия на молекулите в дадено вещество. Водата замръзва при 0 градуса по Целзий. Но температурата на кубче лед може да падне доста под това. Когато кубът лед се извади от фризера, температурата на куба се увеличава, тъй като той поглъща топлина от заобикалящата го среда. Но след като леденият куб достигне 0 С, той започва да се топи и температурата му се запазва на 0 през целия процес на топене, въпреки че леденият куб продължава да абсорбира топлината. Това се случва, защото топлинната енергия, погълната от кубчето лед, се изразходва от водните молекули, отделящи се една от друга по време на топенето.
Количеството топлина, погълнато от твърдо вещество по време на фазата му на топене, е известно като скрита топлина на синтез и се измерва чрез калориметрия.
Поставете празна чаша от стиропор върху везна и запишете масата на празната чаша в грамове. След това напълнете чашата с около 100 милилитра или около 3,5 унции дестилирана вода. Върнете напълнената чаша на везна и запишете теглото на чашата и водата заедно.
Поставете термометър във водата в чашата, изчакайте около 5 минути, докато термометърът дойде топлинно равновесие с водата, след това запишете температурата на водата като начална температура.
Поставете две или три кубчета лед върху хартиена кърпа, за да отстраните течната вода по повърхностите на кубчетата, след което бързо прехвърлете кубчетата в чашата от стиропор. Използвайте термометъра за леко разбъркване на сместа. Наблюдавайте показанията на температурата на термометъра. Трябва да започне да пада почти веднага. Продължете да бъркате и запишете най-ниската температура, посочена на термометъра, преди температурата да започне да се повишава. Запишете тази стойност като „крайна температура“.
Извадете термометъра и върнете отново чашата от стиропор на везна и запишете масата на чашата, водата и разтопения лед заедно.
Определете масата на водата в чашата, като извадите масата на празната чаша от теглото на чашата и водата, събрана в стъпка 1. Например, ако празната чаша тежи 3,1 грама, а чашата и водата заедно тежат 106,5 грама, тогава масата на водата е 106,5 - 3,1 = 103,4 g.
Изчислете температурната промяна на водата, като извадите началната температура на водата от крайната температура на водата. По този начин, ако първоначалната температура е била 24,5 C, а крайната температура е 19,2 C, тогава deltaT = 19,2 - 24,5 = -5,3 C.
Изчислете топлината, q, отстранена от водата, съгласно уравнението q = mc (deltaT), където m и deltaT представляват масата и температурата промяна на водата, съответно, и c представлява специфичния топлинен капацитет на водата, или 4.184 джаула на грам на градус по Целзий, или 4.187 J / g-C. Продължавайки примера от стъпки 1 и 2, q = ms (deltaT) = 103,4 g * 4,184 J / g-C * -5,3 C = -2293 J. Това представлява топлината, отстранена от водата, оттук и нейният отрицателен знак. По законите на термодинамиката това означава, че кубчетата лед във водата абсорбират +2293 J топлина.
Определете масата на кубчетата лед, като извадите масата на чашата и водата от масата на чашата, водата и кубчетата лед заедно. Ако чашата, водата и ледът тежат заедно 110,4 g, тогава масата на кубчетата лед е 110,4 g - 103,4 g = 7,0 g.
Намерете скритата топлина на синтез, Lf, според Lf = q ÷ m, като топлината q, погълната от леда, както е определена в стъпка 3, се раздели на масата лед, m, определена в стъпка 4. В този случай Lf = q / m = 2293 J ÷ 7,0 g = 328 J / g. Сравнете експерименталния си резултат с приетата стойност от 333,5 J / g.