Како измерити топлоту стапања леда

„Топлота“ представља топлотну енергију молекула у супстанци. Вода се смрзава на 0 степени Целзијуса. Али температура ледене коцке може пасти знатно испод тога. Када се коцка леда извади из замрзивача, температура коцке расте док апсорбује топлоту из свог окружења. Али када ледена коцка достигне 0 Ц, она почиње да се топи и њена температура остаје на 0 током целог процеса топљења, иако ледена коцка и даље упија топлоту. То се догађа зато што топлотну енергију коју апсорбује коцка леда троше молекули воде који се одвајају једни од других током топљења.

Количина топлоте коју чврста супстанца апсорбује током фазе топљења позната је као латентна топлота фузије и мери се калориметријски.

Ставите празну шољу од стиропора на вагу и забележите масу празне шоље у грамима. Затим напуните чашу са око 100 милилитара дестиловане воде. Вратите напуњену шољу на вагу и заједно забележите тежину шоље и воде.

Ставите термометар у воду у шољи, сачекајте око 5 минута да термометар дође топлотне равнотеже са водом, а затим забележите температуру воде као почетну температура.

instagram story viewer

Ставите две или три коцке леда на папирни убрус да бисте уклонили течну воду са површина коцкица, а затим их брзо пребаците у шољу од стиропора. Помоћу термометра лагано промешајте смешу. Обратите пажњу на очитавање температуре на термометру. Требало би да почне да пада готово одмах. Наставите са мешањем и забележите најнижу температуру назначену на термометру пре него што температура почне да расте. Забележите ову вредност као „коначну температуру“.

Уклоните термометар и вратите шољу стиропора још једном на вагу и заједно забележите масу шоље, воде и растопљеног леда.

Одредите масу воде у шољи одузимањем масе празне шоље од тежине шоље и воде заједно, како је прикупљено у кораку 1. На пример, ако је празна шоља тежила 3,1 грама, а шоља и вода заједно тежили су 106,5 грама, тада је маса воде износила 106,5 - 3,1 = 103,4 г.

Израчунајте температурну промену воде одузимајући почетну температуру воде од крајње температуре воде. Дакле, ако је почетна температура била 24,5 Ц, а коначна 19,2 Ц, тада је делтаТ = 19,2 - 24,5 = -5,3 Ц.

Израчунати топлоту, к, уклоњену из воде према једначини к = мц (делтаТ), где м и делтаТ представљају масу и температуру промена воде, односно ц представља специфични топлотни капацитет воде, или 4,184 џула по граму по степену Целзијуса, или 4,187 Ј / г-Ц. Настављајући пример из корака 1 и 2, к = мс (делтаТ) = 103,4 г * 4,184 Ј / г-Ц * -5,3 Ц = -2293 Ј. Ово представља топлоту која се уклања из воде, па отуда и њен негативни предзнак. Према законима термодинамике, то значи да су коцкице леда у води апсорбовале +2293 Ј топлоте.

Одредите масу коцкица леда тако што ћете од масе чаше, воде и коцкица леда одузети масу шоље и воде. Ако су шоља, вода и лед заједно тежили 110,4 г, онда је маса коцкица леда била 110,4 г - 103,4 г = 7,0 г.

Наћи латентну топлоту фузије, Лф, према Лф = к ÷ м тако што ћемо топлоту, к, коју апсорбује лед, како је одређено у кораку 3, поделити са масом леда, м, утврђеном у кораку 4. У овом случају, Лф = к / м = 2293 Ј ÷ 7,0 г = 328 Ј / г. Упоредите свој експериментални резултат са прихваћеном вредношћу од 333,5 Ј / г.

Teachs.ru
  • Објави
instagram viewer