“Тепло” представляє теплову енергію молекул у речовині. Вода замерзає при 0 градусах Цельсія. Але температура кубика льоду може впасти значно нижче. Коли кубик льоду виймається з морозильної камери, температура кубика зростає, оскільки він поглинає тепло з оточення. Але як тільки кубик льоду досягає 0 С, він починає танути, а його температура залишається рівною 0 протягом усього процесу плавлення, хоча крижаний куб продовжує поглинати тепло. Це відбувається тому, що теплова енергія, що поглинається кубиком льоду, споживається молекулами води, що відокремлюються одна від одної під час танення.
Кількість тепла, що поглинається твердою речовиною під час фази плавлення, відома як прихована теплота плавлення і вимірюється калориметрією.
Поставте порожню чашку пінополістиролу на ваги і запишіть масу порожньої чашки в грамах. Потім наповніть чашку приблизно 100 мілілітрами дистильованої води. Поверніть наповнену чашку на вагу і запишіть вагу чашки та води разом.
Помістіть термометр у воду в чашці, почекайте приблизно 5 хвилин, поки термометр підійде теплової рівноваги з водою, потім запишіть температуру води як початкову температури.
Покладіть два-три кубики льоду на паперовий рушник, щоб видалити залишки рідкої води з поверхонь кубиків, а потім швидко перекладіть їх у чашку з пінополістиролу. За допомогою термометра акуратно перемішайте суміш. Дотримуйтесь показань температури на термометрі. Він повинен почати падати майже відразу. Продовжуйте перемішувати і запишіть найнижчу температуру, вказану на термометрі, перш ніж температура почне підвищуватися. Запишіть це значення як "кінцеву температуру".
Зніміть термометр і поверніть чашку з пінополістиролу ще раз на вагу і запишіть масу чашки, води та розтопленого льоду разом.
Визначте масу води в чашці, віднявши масу порожньої чашки від ваги чашки та води разом, як зібрано на кроці 1. Наприклад, якщо порожня чашка важила 3,1 грама, а чашка і вода разом важили 106,5 грама, то маса води становила 106,5 - 3,1 = 103,4 г.
Обчисліть зміну температури води, віднявши початкову температуру води від кінцевої температури води. Таким чином, якщо початкова температура становила 24,5 С, а кінцева - 19,2 С, то дельтаT = 19,2 - 24,5 = -5,3 С.
Обчисліть теплоту q, що відводиться з води, за рівнянням q = mc (deltaT), де m і deltaT представляють масу та температуру зміна води, відповідно, і c являє собою питому теплоємність води, або 4,184 джоуля на грам на градус Цельсія, або 4,187 J / g-C. Продовжуючи приклад із кроків 1 і 2, q = мс (deltaT) = 103,4 г * 4,184 Дж / г-С * -5,3 С = -2293 Дж. Це представляє тепло, що відводиться від води, звідси його негативний знак. За законами термодинаміки це означає, що кубики льоду у воді поглинали +2293 Дж теплоти.
Визначте масу кубиків льоду, віднявши масу чашки та води від маси чашки, води та кубиків льоду разом. Якщо чашка, вода та лід разом важили 110,4 г, то маса кубиків льоду становила 110,4 г - 103,4 г = 7,0 г.
Знайдіть приховану теплоту плавлення, Lf, відповідно до Lf = q ÷ m, поділивши тепло, q, поглинене льодом, як визначено на кроці 3, на масу льоду, m, визначену на кроці 4. У цьому випадку Lf = q / м = 2293 Дж ÷ 7,0 г = 328 Дж / г. Порівняйте ваш експериментальний результат з прийнятим значенням 333,5 Дж / г.
