„Teplo“ představuje tepelnou energii molekul v látce. Voda zamrzá při 0 stupních Celsia. Ale teplota kostky ledu může výrazně klesnout. Když vyjmete kostku ledu z mrazničky, teplota kostky se zvýší, protože absorbuje teplo ze svého okolí. Ale jakmile kostka ledu dosáhne 0 ° C, začne se tavit a její teplota zůstane na 0 během celého procesu tavení, i když kostka ledu nadále absorbuje teplo. K tomu dochází, protože tepelná energie absorbovaná kostkou ledu je spotřebována molekulami vody, které se během tání od sebe oddělují.
Množství tepla absorbovaného pevnou látkou během její fáze tání je známé jako latentní teplo fúze a měří se kalorimetrií.
Umístěte prázdný polystyrenový šálek na váhu a zaznamenejte hmotnost prázdného šálku v gramech. Poté naplňte šálek asi 100 mililitry destilované vody. Vraťte naplněný šálek do rovnováhy a společně zaznamenejte hmotnost šálku a vody.
Umístěte teploměr do šálku s vodou, počkejte asi 5 minut, než teploměr přijde tepelnou rovnováhu s vodou, poté zaznamenejte teplotu vody jako počáteční teplota.
Umístěte dvě nebo tři kostky ledu na papírový ručník, abyste odstranili kapalnou vodu z povrchů kostek, a poté kostky rychle přeneste do šálku polystyrenu. Pomocí teploměru směs opatrně promíchejte. Sledujte teplotu na teploměru. Mělo by to začít klesat téměř okamžitě. Pokračujte v míchání a zaznamenejte nejnižší teplotu uvedenou na teploměru, než začne teplota stoupat. Zaznamenejte tuto hodnotu jako „konečnou teplotu“.
Vyjměte teploměr a vraťte šálek polystyrenu znovu do rovnováhy a společně zaznamenejte hmotnost šálku, vody a roztaveného ledu.
Určete hmotnost vody v šálku odečtením hmotnosti prázdného šálku od hmotnosti šálku a vody společně, jak je shromážděno v kroku 1. Například pokud prázdný šálek vážil 3,1 gramu a šálek a voda společně vážily 106,5 gramů, byla hmotnost vody 106,5 - 3,1 = 103,4 g.
Vypočítejte změnu teploty vody odečtením počáteční teploty vody od konečné teploty vody. Pokud tedy byla počáteční teplota 24,5 ° C a konečná teplota 19,2 ° C, pak deltaT = 19,2 - 24,5 = -5,3 ° C.
Vypočítejte teplo q odebrané z vody podle rovnice q = mc (deltaT), kde m a deltaT představují hmotnost a teplotu změna vody, respektive, c představuje specifickou tepelnou kapacitu vody, nebo 4,184 joulu na gram na stupeň Celsia, nebo 4,187 J / g-C. Pokračování příkladu z kroků 1 a 2, q = ms (deltaT) = 103,4 g * 4,184 J / g-C * -5,3 C = -2293 J. To představuje teplo odvedené z vody, a tedy jeho záporné znaménko. Podle zákonů termodynamiky to znamená, že kostky ledu ve vodě absorbovaly +2293 J tepla.
Stanovte hmotnost kostek ledu odečtením hmotnosti šálku a vody od hmotnosti šálku, vody a kostek ledu dohromady. Pokud váha, voda a led vážily dohromady 110,4 g, byla hmotnost kostek ledu 110,4 g - 103,4 g = 7,0 g.
Najděte latentní teplo fúze, Lf, podle Lf = q ÷ m dělením tepla, q, absorbovaného ledem, jak je stanoveno v kroku 3, hmotou ledu, m, určenou v kroku 4. V tomto případě Lf = q / m = 2293 J ÷ 7,0 g = 328 J / g. Porovnejte svůj experimentální výsledek s přijatelnou hodnotou 333,5 J / g.