POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

INSTYTUT FIZYKI

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 24

AGNIESZKA SŁABA

Temat: Wyznaczanie ciepła topnienia lodu

Wydział PPT/IB Rok 2

Data: 1996-12-06

Ocena:

WPROWADZENIE

Ciepło topnienia jest to ilość ciepła potrzebna do zamiany 1 kg ciała stałego o temperaturze topnienia na ciecz o tej samej temperaturze.

Ilość ciepła Q potrzebną do stopienia masy m ciała o temperaturze topnienia wyrażamy wzorem:

Przejścia między stanem stały, ciekłym i gazowym stanowią przemiany fazowe I rodzaju.

Energia wewnętrzna ciała stałego składa się z energii kinetycznej drgań cieplnych cząsteczek, znajdujących się w węzłach sieci krystalicznej i energii potencjalnej wzajemnego oddziaływania tych cząsteczek.

Rozszerzalność - zwiększanie średnich odległości międzywęzłowych w sieci.

Sublimacja - przejście ciała pod wpływem podgrzewania ze stanu stałego w ciekły lub gazowy.

Temperatura topnienia zależy od ciśnienia, przy którym zachodzi przemiana ciała stałego w ciecz.

POMIARY

mk - masa pustego kalorymetru wraz z mieszadłem

mk = 62.600g Δmk=10-5 kg

mkw - masa kalorymetru razem z wodą

mkw = 330.700 g Δmkw=10-5 kg

mw- masa wody

mw = m2 - m1

mw = 268.100 g Δmw=2*10-5 kg

mkl- masa kalorymetru z wodą i lodem

mkl = 390.100 g Δmkl=2*10-5 kg

ml - masa lodu

ml = 59.400 g

cw- ciepło właściwe wody

cw = 4185J/kgK Δcw=8J/kgK

R - pojemność cieplna właściwa termometru

R = 1.93*10-6J/kgK ΔR= 8*104J/kgK

ck - ciepło właściwe kalorymetru

ck = 897J/kgK Δck=1J/kgK

V - objętość

V = 0.5 cm3 ΔV=0.1mm3

t - czas wykonywania pomiarów

Tw - temperatura podgrzanej wody Tw=37.2°C

Tk - temperatura wody z lodem Tk=16°C ΔTw=ΔTl = 0.1°C

Tt - temperatura topnienia lodu Tt = 273.15 K = 0 °C

cx - ciepło topnienia lodu

Pomiar temperatury wody w kalorymetrze(co 1 minutę)

t [s]

Tw [°C]

0

36.0

1

38.2

2

38.1

3

38.0

4

37.9

5

37.8

Pomiar temperatury wody po dodaniu lodu

t [s]

Tl [°C]

(co 10 sekund)

0

19.3

10

18.6

20

18.2

30

17.6

40

17.2

50

16.8

60

16.5

(co 30 sekund)

1.30

16.3

2

16.2

2.30

16.1

3

16.1

3.30

16.1

4

16.1

4.30

16.1

5

16.2

(co 1 minutę)

6

16.3

7

16.4

8

16.45

9

16.5

10

16.5

11

16.6

Aby obliczyć ciepło topnienia lodu korzystamy ze wzoru :

Wynosi ono:

Błąd ciepła topnienia lodu obliczamy metodą różniczki zupełnej:

Powtórzenie ćwiczenia

mk = 62.400 g

mkw = 254.700 g

mw = 192.300 g

mwl = 306.500 g

ml = 51.800 g

Pomiar temperatury wody w kalorymetrze(co 1 minutę)

t [s]

Tw [°C]

0

25.0

1

32.1

2

34.2

3

34.6

4

34.4

5

34.4

Pomiar temperatury wody po dodaniu lodu

t [s]

Tl [°C]

(co 10 sekund)

0

20.0

10

18.5

20

17.5

30

16.6

40

15.0

50

14.0

60

13.4

(co 30 sekund)

1.30

13.5

2

12.9

2.30

1.6

3

12.5

3.30

12.5

4

12.5

4.30

12.6

5

12.6

(co 1 minutę)

6

12.7

7

12.8

8

12.9

9

12.95

10

13.0

11

13.1

Ciepło topnienia lodu wynosi:

Błąd Δcx obliczamy metodą różniczki zupełnej

Błąd względny dla drugiego pomiaru wynosi:

WNIOSKI

Ciepło topnienia lodu wynosi 334*103J/kg. W wykonanym przez nas doświadczeniu ciepło to wynosi znacznie mniej. Na niedokładność pomiarów duży wpływ miało ciśnienie atmosferyczne. Niedokładność spowodowana wcześniejszym lub późniejszym odczytem temperatury również ma wpływ na powstanie błędu. Jednak błędem, który w największym stopniu wpływa na błąd wyznaczenia ciepła topnienia lodu jest według mnie błąd właściwej pojemności cieplnej termometru. Ponieważ jest to błąd wielkości stałej, nie mamy więc wpływu na jego zmianę.