Innhold
“Heat” representerer den termiske energien til molekyler i et stoff. Vann fryser ved 0 grader Celsius. Men temperaturen på en isbit kan falle godt under det. Når en isbit fjernes fra en fryser, øker terningen temperaturen når den tar opp varme fra omgivelsene. Men når isterningen når 0 C, begynner den å smelte og temperaturen holder seg på 0 gjennom hele smelteprosessen, selv om isterningen fortsetter å absorbere varme. Dette oppstår fordi den termiske energien som absorberes av isbitene, forbrukes av vannmolekyler som skiller seg fra hverandre under smelting.
Mengden varme som absorberes av et faststoff i smeltefasen er kjent som den latente fusjonsvarmen og måles via kalorimetri.
Datainnsamling
Plasser en tom Styrofoam kopp på en balanse og registrer massen til den tomme koppen i gram. Fyll deretter koppen med omtrent 100 ml, eller omtrent 3,5 gram destillert vann. Sett den fylte koppen tilbake i balansen og registrer vekten på koppen og vannet sammen.
Plasser et termometer i vannet i koppen, vent i 5 minutter på at termometeret kommer til termisk likevekt med vannet, og registrer deretter temperaturen på vannet som den innledende temperaturen.
Legg to eller tre isbiter på et papirhåndkle for å fjerne eventuelt flytende vann på overflatene til kubene, og overfør deretter kubene raskt til Styrofoam cup. Rør blandingen forsiktig med termometeret. Se temperaturavlesningen på termometeret. Det bør begynne å falle nesten umiddelbart. Fortsett å røre og registrere den laveste temperaturen som er angitt på termometeret før temperaturen begynner å stige. Registrer denne verdien som den "endelige temperaturen."
Fjern termometeret og sett Styrofoam cup igjen til balansen og registrer massen på koppen, vann og smeltet is sammen.
beregninger
Bestem massen av vann i koppen ved å trekke massen til den tomme koppen fra vekten på koppen og vannet sammen, som samlet i trinn 1. Hvis for eksempel den tomme koppen veide 3,1 gram og koppen og vannet sammen veide 106,5 gram, da var vannmassen 106,5 - 3,1 = 103,4 g.
Beregn temperaturendringen på vannet ved å trekke den innledende vanntemperaturen fra den endelige vanntemperaturen. Således, hvis begynnelsestemperaturen var 24,5 C og den endelige temperaturen var 19,2 C, så er deltaT = 19,2 - 24,5 = -5,3 C.
Beregn varmen, q, fjernet fra vannet i henhold til ligningen q = mc (deltaT), der m og deltaT representerer henholdsvis massen og temperaturendringen til vannet, og c representerer vannets spesifikke varmekapasitet, eller 4.184 joule per gram per grad Celsius, eller 4.187 J / gC. Fortsetter eksemplet fra trinn 1 og 2, q = ms (deltaT) = 103,4 g * 4.184 J / g-C * -5.3 C = -2293 J. Dette representerer varmen fjernet fra vannet, derav dets negative tegn. I henhold til lovene om termodynamikk betyr dette at isbitene i vannet absorberte +2293 J varme.
Bestem massen på isbitene ved å trekke massen på koppen og vannet fra massen til koppen, vannet og isbitene sammen. Hvis koppen, vannet og isen sammen veide 110,4 g, var massen til isbitene 110,4 g - 103,4 g = 7,0 g.
Finn den latente fusjonsvarmen, Lf, i henhold til Lf = q ÷ m ved å dele varmen, q, absorbert av isen, som bestemt i trinn 3, med massen av is, m, bestemt i trinn 4. I dette tilfellet , Lf = q / m = 2293 J ÷ 7,0 g = 328 J / g. Sammenlign det eksperimentelle resultatet med den aksepterte verdien på 333,5 J / g.