«Тепло» представляет собой тепловую энергию молекул в веществе. Вода замерзает при 0 градусах Цельсия. Но температура кубика льда может упасть намного ниже этой. Когда кубик льда извлекается из морозильной камеры, температура кубика увеличивается, поскольку он поглощает тепло из окружающей среды. Но как только кубик льда достигает 0 C, он начинает таять, и его температура остается равной 0 на протяжении всего процесса таяния, даже если кубик льда продолжает поглощать тепло. Это происходит потому, что тепловая энергия, поглощаемая кубиком льда, расходуется молекулами воды, отделяющимися друг от друга во время таяния.
Количество тепла, поглощаемого твердым телом во время фазы плавления, известно как скрытая теплота плавления и измеряется калориметрическим методом.
Поставьте пустую чашку из пенополистирола на весы и запишите массу пустой чашки в граммах. Затем наполните чашку примерно 100 миллилитрами или примерно 3,5 унциями дистиллированной воды. Верните наполненную чашку на весы и запишите вместе вес чашки и воды.
Опустите термометр в чашку с водой, подождите около 5 минут, пока термометр не опустится. тепловое равновесие с водой, затем запишите температуру воды как начальную температура.
Положите два или три кубика льда на бумажное полотенце, чтобы удалить всю жидкую воду с поверхности кубиков, затем быстро переложите кубики в чашку из пенополистирола. Используйте термометр, чтобы осторожно перемешать смесь. Наблюдайте за показаниями температуры на термометре. Он должен сразу же начать падать. Продолжайте перемешивать и запишите самую низкую температуру, указанную на термометре, до того, как температура начнет расти. Запишите это значение как «конечную температуру».
Снимите термометр и снова верните чашку из пенополистирола на весы и запишите вместе массу чашки, воды и растопленного льда.
Определите массу воды в чашке, вычтя массу пустой чашки из веса чашки и воды вместе, полученного на шаге 1. Например, если пустая чашка весила 3,1 грамма, а чашка и вода вместе весили 106,5 грамма, то масса воды составляла 106,5 - 3,1 = 103,4 г.
Рассчитайте изменение температуры воды, вычтя начальную температуру воды из конечной температуры воды. Таким образом, если начальная температура составляла 24,5 ° C, а конечная температура была 19,2 ° C, тогда deltaT = 19,2 - 24,5 = -5,3 ° C.
Рассчитайте тепло q, отводимое от воды, по формуле q = mc (deltaT), где m и deltaT представляют собой массу и температуру. изменение воды, соответственно, а c представляет собой удельную теплоемкость воды, или 4,184 джоулей на грамм на градус Цельсия, или 4,187 Дж / г-С. Продолжая пример из шагов 1 и 2, q = ms (deltaT) = 103,4 г * 4,184 Дж / г-C * -5,3 C = -2293 Дж. Это представляет собой тепло, отводимое от воды, отсюда его отрицательный знак. По законам термодинамики это означает, что кубики льда в воде поглощали +2293 Дж тепла.
Определите массу кубиков льда, вычтя массу чашки и воды из массы чашки, воды и кубиков льда вместе. Если чашка, вода и лед вместе весили 110,4 г, то масса кубиков льда была 110,4 г - 103,4 г = 7,0 г.
Найдите скрытую теплоту плавления, Lf, согласно Lf = q ÷ m, разделив тепло q, поглощенное льдом, как определено на шаге 3, на массу льда m, определенную на шаге 4. В этом случае Lf = q / m = 2293 Дж ÷ 7,0 г = 328 Дж / г. Сравните ваш экспериментальный результат с принятым значением 333,5 Дж / г.