„Ciepło” reprezentuje energię cieplną cząsteczek w substancji. Woda zamarza przy 0 stopniach Celsjusza. Ale temperatura kostki lodu może spaść znacznie poniżej tej wartości. Gdy kostka lodu zostanie wyjęta z zamrażarki, jej temperatura wzrasta, ponieważ pochłania ona ciepło z otoczenia. Ale gdy kostka lodu osiągnie 0 C, zaczyna się topić, a jej temperatura pozostaje 0 przez cały proces topienia, mimo że kostka lodu nadal pochłania ciepło. Dzieje się tak, ponieważ energia cieplna pochłonięta przez kostkę lodu jest zużywana przez cząsteczki wody oddzielające się od siebie podczas topienia.
Ilość ciepła pochłoniętego przez ciało stałe podczas jego fazy topnienia jest znana jako utajone ciepło topnienia i jest mierzona kalorymetrycznie.
Umieść pusty kubek styropianowy na wadze i zapisz masę pustego kubka w gramach. Następnie napełnij kubek około 100 mililitrami lub około 3,5 uncjami wody destylowanej. Włóż napełniony kubek do wagi i zanotuj razem wagę kubka i wody.
Umieść termometr w wodzie w kubku, odczekaj około 5 minut, aż termometr się równowaga termiczna z wodą, a następnie zapisz temperaturę wody jako początkową temperatura.
Połóż dwie lub trzy kostki lodu na ręczniku papierowym, aby usunąć wodę z powierzchni kostek, a następnie szybko przenieś kostki do styropianowego kubka. Użyj termometru, aby delikatnie wymieszać mieszaninę. Obserwuj odczyt temperatury na termometrze. Powinien zacząć spadać niemal natychmiast. Kontynuuj mieszanie i zapisz najniższą temperaturę wskazaną na termometrze, zanim temperatura zacznie rosnąć. Zapisz tę wartość jako „temperaturę końcową”.
Wyjmij termometr i ponownie włóż kubek styropianowy do wagi i zanotuj razem masę kubka, wody i stopionego lodu.
Określ masę wody w kubku, odejmując masę pustego kubka od masy kubka i wody razem, jak zebrano w kroku 1. Na przykład, jeśli pusty kubek ważył 3,1 grama, a kubek i woda razem ważyły 106,5 grama, to masa wody wynosiła 106,5 - 3,1 = 103,4 g.
Oblicz zmianę temperatury wody, odejmując początkową temperaturę wody od końcowej temperatury wody. Tak więc, jeśli temperatura początkowa wynosiła 24,5 C, a temperatura końcowa 19,2 C, to deltaT = 19,2 - 24,5 = -5,3 C.
Oblicz ciepło q odprowadzane z wody zgodnie z równaniem q = mc (deltaT), gdzie m i deltaT oznaczają masę i temperaturę zmiana wody, odpowiednio, ic oznacza właściwą pojemność cieplną wody, czyli 4,184 dżuli na gram na stopień Celsjusza, czyli 4,187 J/g-C. Kontynuując przykład z kroków 1 i 2, q = ms (deltaT) = 103,4 g * 4,184 J/g-C * -5,3 C = -2293 J. Reprezentuje ciepło usunięte z wody, stąd jego ujemny znak. Zgodnie z prawami termodynamiki oznacza to, że kostki lodu w wodzie pochłonęły +2293 J ciepła.
Określ masę kostek lodu, odejmując masę kubka i wody od masy kubka, wody i kostek lodu razem. Jeśli kubek, woda i lód razem ważyły 110,4 g, to masa kostek lodu wynosiła 110,4 g – 103,4 g = 7,0 g.
Znajdź utajone ciepło topnienia, Lf, zgodnie z Lf = q ÷ m, dzieląc ciepło q pochłonięte przez lód, jak określono w kroku 3, przez masę lodu, m, określoną w kroku 4. W tym przypadku Lf = q/m = 2293 J ÷ 7,0 g = 328 J/g. Porównaj swój wynik eksperymentalny z akceptowaną wartością 333,5 J/g.