„Teplo“ predstavuje tepelnú energiu molekúl v látke. Voda zamŕza pri 0 stupňoch Celzia. Ale teplota kocky ľadu môže klesnúť hlboko pod túto teplotu. Po vybratí kocky ľadu z mrazničky sa teplota kocky zvyšuje, pretože absorbuje teplo z okolia. Ale akonáhle kocka ľadu dosiahne 0 ° C, začne sa topiť a jej teplota zostane na 0 počas celého procesu topenia, aj keď kocka ľadu naďalej absorbuje teplo. K tomu dochádza, pretože tepelná energia absorbovaná kockou ľadu je spotrebovaná molekulami vody, ktoré sa počas tavenia navzájom oddeľujú.
Množstvo tepla absorbovaného pevnou látkou počas jej fázy topenia je známe ako latentné teplo fúzie a meria sa kalorimetricky.
Položte prázdny pohár z polystyrénu na váhu a zaznamenajte hmotnosť prázdneho pohára v gramoch. Potom naplňte pohár asi 100 mililitrami destilovanej vody. Naplnený pohár vráťte späť do rovnováhy a zaznamenajte si spolu váhu pohára a vody.
Vložte teplomer do vody v pohári a počkajte asi 5 minút, kým k nemu príde tepelná rovnováha s vodou, potom sa zaznamená teplota vody ako počiatočná teplota.
Položte dve alebo tri kocky ľadu na papierovú utierku, aby ste odstránili tekutú vodu z povrchov kociek, a potom kocky rýchlo preneste do pohára na polystyrén. Pomocou teplomera zmes jemne premiešajte. Sledujte teplotu na teplomeri. Malo by začať klesať takmer okamžite. Pokračujte v miešaní a zaznamenajte najnižšiu teplotu indikovanú na teplomere predtým, ako teplota začne stúpať. Zaznamenajte túto hodnotu ako „konečnú teplotu“.
Odstráňte teplomer a pohárik z polystyrénu opäť vráťte do rovnováhy a zaznamenajte spolu hmotnosť pohára, vody a roztopeného ľadu.
Stanovte hmotnosť vody v pohári odčítaním hmotnosti prázdneho pohára od hmotnosti pohára a vody dohromady, ktoré sa zhromaždili v kroku 1. Napríklad, ak prázdny pohár vážil 3,1 gramu a pohár a voda spolu vážili 106,5 gramov, potom bola hmotnosť vody 106,5 - 3,1 = 103,4 g.
Vypočítajte teplotnú zmenu vody odčítaním počiatočnej teploty vody od konečnej teploty vody. Pokiaľ teda bola počiatočná teplota 24,5 ° C a konečná teplota 19,2 ° C, potom delT = 19,2 - 24,5 = -5,3 ° C.
Vypočítajte teplo q odobraté z vody podľa rovnice q = mc (deltaT), kde m a deltaT predstavujú hmotnosť a teplotu. zmena vody, respektíve, c predstavuje špecifickú tepelnú kapacitu vody, alebo 4,184 jou na gram na stupeň Celzia, alebo 4,187 J / g-C. V pokračovaní príkladu z krokov 1 a 2 q = ms (deltaT) = 103,4 g * 4,184 J / g-C * -5,3 C = -2293 J. To predstavuje teplo odvedené z vody, a teda jeho záporné znamenie. Podľa zákonov termodynamiky to znamená, že kocky ľadu vo vode absorbovali +2293 J tepla.
Hmotnosť kociek ľadu sa stanoví tak, že sa od hmotnosti pohára, vody a kociek ľadu odčíta hmotnosť pohára a vody. Ak šálka, voda a ľad spolu vážili 110,4 g, potom hmotnosť kociek ľadu bola 110,4 g - 103,4 g = 7,0 g.
Nájdite latentné teplo fúzie Lf podľa Lf = q ÷ m vydelením tepla q absorbovaného ľadom, ako je určené v kroku 3, hmotou ľadu, m, určenou v kroku 4. V tomto prípade Lf = q / m = 2293 J ÷ 7,0 g = 328 J / g. Porovnajte svoj experimentálny výsledok s akceptovanou hodnotou 333,5 J / g.