„Šiluma“ reiškia molekulių šiluminę energiją medžiagoje. Vanduo užšąla 0 laipsnių šilumos. Bet ledo kubo temperatūra gali nukristi gerokai žemiau. Išėmus iš šaldiklio ledo kubelį, kubo temperatūra pakyla, kai jis sugeria šilumą iš savo aplinkos. Bet kai ledo kubas pasiekia 0 C, jis pradeda tirpti ir jo temperatūra visą lydymosi procesą išlieka 0, nors ledo kubas ir toliau sugeria šilumą. Taip atsitinka todėl, kad ledo kubo sugertą šiluminę energiją sunaudoja vandens molekulės, kurios tirpdamos atsiskiria viena nuo kitos.
Kietosios medžiagos tirpimo fazės metu absorbuojamas šilumos kiekis yra žinomas kaip latentinė sintezės šiluma ir matuojamas naudojant kalorimetriją.
Ant svarstyklių uždėkite tuščią polistirolo putplasčio puodelį ir užrašykite tuščio puodelio masę gramais. Tada užpildykite puodelį maždaug 100 mililitrų arba maždaug 3,5 uncijos distiliuoto vandens. Grąžinkite užpildytą puodelį iki svarstyklių ir kartu užrašykite puodelio ir vandens svorį.
Įstatykite termometrą į puodelio vandenį, palaukite apie 5 minutes, kol termometras pasieks šiluminę pusiausvyrą su vandeniu, tada užregistruokite vandens temperatūrą kaip pradinę temperatūra.
Ant popierinio rankšluosčio uždėkite du ar tris ledo kubelius, kad ant kubų paviršių pašalintumėte skystą vandenį, tada greitai perkelkite kubelius į putų polistirolo putplastį. Termometru švelniai išmaišykite mišinį. Stebėkite termometro rodmenis. Jis turėtų pradėti kristi beveik iš karto. Toliau maišykite ir užfiksuokite žemiausią temperatūrą, nurodytą ant termometro, kol temperatūra nekils. Užrašykite šią vertę kaip „galutinę temperatūrą“.
Nuimkite termometrą ir dar kartą sugrąžinkite putų polistirolo puodelį iki svarstyklių ir kartu užrašykite puodelio, vandens ir ištirpusio ledo masę.
Vandens masę puodelyje nustatykite atimdami tuščio puodelio masę iš puodelio ir vandens svorio, surinktų atlikdami 1 veiksmą. Pavyzdžiui, jei tuščias puodelis svėrė 3,1 gramo, o puodelis ir vanduo kartu svėrė 106,5 gramo, tai vandens masė buvo 106,5 - 3,1 = 103,4 g.
Apskaičiuokite vandens temperatūros pokyčius atimdami pradinę vandens temperatūrą iš galutinės vandens temperatūros. Taigi, jei pradinė temperatūra buvo 24,5 C, o galutinė temperatūra 19,2 C, tada deltaT = 19,2 - 24,5 = -5,3 C.
Apskaičiuokite iš vandens pašalintą šilumą q pagal lygtį q = mc (deltaT), kur m ir deltaT reiškia masę ir temperatūrą vandens pokytis, atitinkamai, ir c reiškia vandens savitąją šiluminę galią, arba 4,184 džauliai už gramą Celsijaus laipsnio, arba 4,187 J / g-C. Tęsiant pavyzdį iš 1 ir 2 žingsnių, q = ms (deltaT) = 103,4 g * 4,184 J / g-C * -5,3 C = -2293 J. Tai reiškia iš vandens pašalintą šilumą, taigi ir jos neigiamą ženklą. Pagal termodinamikos dėsnius tai reiškia, kad vandenyje esantys ledo kubeliai absorbavo +2293 J šilumos.
Ledo kubelių masę nustatykite iš puodelio, vandens ir ledo kubelių masės atimdami puodelio ir vandens masę. Jei puodelis, vanduo ir ledas kartu svėrė 110,4 g, tai ledo kubelių masė buvo 110,4 g - 103,4 g = 7,0 g.
Raskite latentinę sintezės šilumą Lf pagal Lf = q ÷ m, padalydami ledo sugertą šilumą, q, nustatytą 3 žingsnyje, iš ledo masės, m, nustatytos 4 žingsnyje. Šiuo atveju Lf = q / m = 2293 J ÷ 7,0 g = 328 J / g. Palyginkite savo eksperimento rezultatą su priimta 333,5 J / g verte.