"Toplina" predstavlja toplinsku energiju molekula u tvari. Voda se smrzava na 0 Celzijevih stupnjeva. Ali temperatura kocke leda može pasti i znatno ispod te. Kada se kocka leda izvadi iz zamrzivača, temperatura kocke raste dok apsorbira toplinu iz svoje okoline. Ali kad kocka leda dosegne 0 C, počinje se topiti i temperatura mu ostaje na 0 tijekom cijelog procesa topljenja, iako kocka leda i dalje upija toplinu. To se događa zato što toplinsku energiju koju apsorbira kocka leda troše molekule vode koje se međusobno odvajaju tijekom topljenja.
Količina topline koju krutina apsorbira tijekom faze topljenja poznata je kao latentna toplina topljenja i mjeri se kalorimetrijski.
Stavite praznu šalicu od stiropora na vagu i zabilježite masu prazne šalice u gramima. Zatim napunite šalicu s oko 100 mililitara destilirane vode. Vratite napunjenu šalicu na vagu i zajedno zabilježite težinu šalice i vode.
Stavite termometar u vodu u šalici, pričekajte oko 5 minuta da termometar dođe toplinsku ravnotežu s vodom, a zatim zabilježite temperaturu vode kao početnu temperatura.
Stavite dvije ili tri kockice leda na papirnati ručnik kako biste uklonili tekuću vodu s površina kockica, a zatim ih brzo prebacite u šalicu od stiropora. Upotrijebite termometar da lagano promiješate smjesu. Promatrajte očitanje temperature na termometru. Trebao bi početi padati gotovo odmah. Nastavite miješati i bilježite najnižu temperaturu navedenu na termometru prije nego što temperatura počne rasti. Zabilježite ovu vrijednost kao "konačnu temperaturu".
Uklonite termometar i vratite šalicu stiropora još jednom na vagu i zajedno zabilježite masu šalice, vode i rastopljenog leda.
Odredite masu vode u šalici oduzimanjem mase prazne šalice od težine šalice i vode zajedno, kako je prikupljeno u koraku 1. Primjerice, ako je prazna šalica težila 3,1 grama, a šalica i voda zajedno 106,5 grama, tada je masa vode bila 106,5 - 3,1 = 103,4 g.
Izračunajte temperaturnu promjenu vode oduzimajući početnu temperaturu vode od konačne temperature vode. Dakle, ako je početna temperatura bila 24,5 C, a konačna 19,2 C, tada je deltaT = 19,2 - 24,5 = -5,3 C.
Izračunajte toplinu, q, uklonjenu iz vode prema jednadžbi q = mc (deltaT), gdje m i deltaT predstavljaju masu i temperaturu promjena vode, odnosno c predstavlja specifični toplinski kapacitet vode, ili 4,184 džula po gramu po Celzijevom stupnju, ili 4,187 J / g-C. Nastavljajući primjer iz koraka 1 i 2, q = ms (deltaT) = 103,4 g * 4,184 J / g-C * -5,3 C = -2293 J. To predstavlja toplinu koja se uklanja iz vode, otuda i njezin negativni predznak. Prema zakonima termodinamike, to znači da su kockice leda u vodi apsorbirale +2293 J topline.
Odredite masu kockica leda oduzimajući masu šalice i vode od mase šalice, vode i kockica leda. Ako su šalica, voda i led zajedno težili 110,4 g, tada je masa kockica leda bila 110,4 g - 103,4 g = 7,0 g.
Pronađite latentnu toplinu fuzije, Lf, prema Lf = q ÷ m dijeljenjem topline, q koju apsorbira led, kako je određeno u koraku 3, s masom leda, m, utvrđenom u koraku 4. U ovom slučaju, Lf = q / m = 2293 J ÷ 7,0 g = 328 J / g. Usporedite svoj eksperimentalni rezultat s prihvaćenom vrijednošću od 333,5 J / g.
