”Värme” representerar molekylernas termiska energi i ett ämne. Vattnet fryser vid 0 grader Celsius. Men temperaturen på en isbit kan sjunka långt under det. När en isbit tas bort från en frys ökar kubens temperatur när den absorberar värme från omgivningen. Men när iskuben når 0 ° C börjar den smälta och temperaturen förblir vid 0 under hela smältprocessen, även om isbit fortsätter att absorbera värme. Detta inträffar eftersom den termiska energin som absorberas av iskuben förbrukas av vattenmolekyler som separerar från varandra under smältningen.
Mängden värme som absorberas av ett fast ämne under dess smältfas är känd som den latenta fusionsvärmen och mäts via kalorimetri.
Placera en tom isoporisk kopp på en balans och registrera den tomma koppens massa i gram. Fyll sedan koppen med cirka 100 ml destillerat vatten. Sätt tillbaka den fyllda koppen och balansera vikten på koppen och vattnet tillsammans.
Placera en termometer i vattnet i koppen, vänta cirka 5 minuter tills termometern kommer till termisk jämvikt med vattnet och registrera sedan vattentemperaturen som initial temperatur.
Placera två eller tre isbitar på en pappershandduk för att ta bort flytande vatten på kubens ytor och överför sedan kuberna snabbt till isoporskålen. Använd termometern för att försiktigt röra blandningen. Observera temperaturavläsningen på termometern. Det bör börja sjunka nästan omedelbart. Fortsätt omröra och registrera den lägsta temperaturen som anges på termometern innan temperaturen börjar stiga. Registrera detta värde som "slutlig temperatur."
Ta bort termometern och återför isoporskålen till balans och notera massan av koppen, vatten och smält is tillsammans.
Bestäm vattenmassan i koppen genom att subtrahera den tomma koppens massa från koppens och vattenets vikt, som samlats in i steg 1. Till exempel, om den tomma koppen vägde 3,1 gram och koppen och vattnet tillsammans vägde 106,5 gram, så var massan av vattnet 106,5 - 3,1 = 103,4 g.
Beräkna vattenförändringen genom att subtrahera den ursprungliga vattentemperaturen från den slutliga vattentemperaturen. Således, om den initiala temperaturen var 24,5 C och den slutliga temperaturen var 19,2 C, då deltaT = 19,2 - 24,5 = -5,3 C.
Beräkna värmen, q, avlägsnad från vattnet enligt ekvationen q = mc (deltaT), där m och deltaT representerar massa och temperatur förändring av vattnet respektive c representerar vattens specifika värmekapacitet, eller 4,184 joule per gram per grad Celsius, eller 4,187 J / g-C. Fortsätter exemplet från steg 1 och 2, q = ms (deltaT) = 103,4 g * 4,184 J / g-C * -5,3 C = -2293 J. Detta representerar värmen som tas bort från vattnet, därav dess negativa tecken. Enligt termodynamikens lagar betyder detta att isbitarna i vattnet absorberade +2293 J värme.
Bestäm massan av isbitarna genom att subtrahera koppen och vattnet från koppens massa, vatten och isbitar tillsammans. Om koppen, vattnet och isen tillsammans vägde 110,4 g var isbitarnas massa 110,4 g - 103,4 g = 7,0 g.
Hitta den latenta fusionsvärmen, Lf, enligt Lf = q ÷ m genom att dividera värmen, q, absorberad av isen, som bestäms i steg 3, med massan av is, m, bestämd i steg 4. I detta fall är Lf = q / m = 2293 J ÷ 7,0 g = 328 J / g. Jämför ditt experimentella resultat med det accepterade värdet 333,5 J / g.
