La « chaleur » représente l'énergie thermique des molécules dans une substance. L'eau gèle à 0 degré Celsius. Mais la température d'un glaçon peut descendre bien en dessous. Lorsqu'un glaçon est retiré d'un congélateur, la température du cube augmente à mesure qu'il absorbe la chaleur de son environnement. Mais une fois que le glaçon atteint 0 C, il commence à fondre et sa température reste à 0 tout au long du processus de fonte, même si le glaçon continue d'absorber de la chaleur. Cela se produit parce que l'énergie thermique absorbée par le glaçon est consommée par les molécules d'eau qui se séparent les unes des autres lors de la fonte.
La quantité de chaleur absorbée par un solide pendant sa phase de fusion est connue sous le nom de chaleur latente de fusion et est mesurée par calorimétrie.
Placez un gobelet en polystyrène vide sur une balance et notez la masse du gobelet vide en grammes. Ensuite, remplissez la tasse avec environ 100 millilitres, soit environ 3,5 onces, d'eau distillée. Remettez le gobelet rempli sur la balance et notez le poids du gobelet et de l'eau ensemble.
Placez un thermomètre dans l'eau dans la tasse, attendez environ 5 minutes pour que le thermomètre arrive à l'équilibre thermique avec l'eau, puis enregistrez la température de l'eau comme valeur initiale Température.
Placez deux ou trois glaçons sur une serviette en papier pour éliminer toute eau liquide sur les surfaces des cubes, puis transférez rapidement les cubes dans la tasse en polystyrène. Utilisez le thermomètre pour remuer doucement le mélange. Observez la lecture de la température sur le thermomètre. Il devrait commencer à baisser presque immédiatement. Continuez à remuer et notez la température la plus basse indiquée sur le thermomètre avant que la température ne commence à augmenter. Enregistrez cette valeur en tant que « température finale ».
Retirez le thermomètre et remettez la tasse en polystyrène dans la balance et notez la masse de la tasse, de l'eau et de la glace fondue ensemble.
Déterminez la masse d'eau dans la tasse en soustrayant la masse de la tasse vide du poids de la tasse et de l'eau ensemble, comme collecté à l'étape 1. Par exemple, si la tasse vide pesait 3,1 grammes et que la tasse et l'eau pesaient ensemble 106,5 grammes, alors la masse de l'eau était de 106,5 - 3,1 = 103,4 g.
Calculer le changement de température de l'eau en soustrayant la température initiale de l'eau de la température finale de l'eau. Ainsi, si la température initiale était de 24,5 C et la température finale de 19,2 C, alors deltaT = 19,2 - 24,5 = -5,3 C.
Calculer la chaleur, q, retirée de l'eau selon l'équation q = mc (deltaT), où m et deltaT représentent la masse et la température changement de l'eau, respectivement, et c représente la capacité thermique spécifique de l'eau, ou 4,184 joules par gramme par degré Celsius, ou 4,187 J/g-C. En reprenant l'exemple des étapes 1 et 2, q = ms (deltaT) = 103,4 g * 4,184 J/g-C * -5,3 C = -2293 J. Cela représente la chaleur retirée de l'eau, d'où son signe négatif. Selon les lois de la thermodynamique, cela signifie que les glaçons dans l'eau ont absorbé +2293 J de chaleur.
Déterminez la masse des glaçons en soustrayant la masse de la tasse et de l'eau de la masse de la tasse, de l'eau et des glaçons ensemble. Si la tasse, l'eau et la glace pesaient ensemble 110,4 g, alors la masse des glaçons était de 110,4 g - 103,4 g = 7,0 g.
Trouvez la chaleur latente de fusion, Lf, selon Lf = q m en divisant la chaleur, q, absorbée par la glace, telle que déterminée à l'étape 3, par la masse de glace, m, déterminée à l'étape 4. Dans ce cas, Lf = q / m = 2293 J 7,0 g = 328 J/g. Comparez votre résultat expérimental à la valeur acceptée de 333,5 J/g.