Tartalom
A „hő” az anyagban levő molekulák hőenergiáját jelenti. A víz 0 Celsius fokon fagy le. De a jégkocka hőmérséklete jóval alá eshet. A jégkocka kiszerelésével a fagyasztóból a kocka hőmérséklete növekszik, amikor hőt szív fel a környezetéből. De amint a jégkocka eléri a 0 ° C-ot, az megolvad és hőmérséklete 0 ° -on marad az olvasztási folyamat során, annak ellenére, hogy a jégkocka továbbra is hőt vesz fel. Ennek oka az, hogy a jégkocka által elnyelt hőenergiát az olvadás során egymástól elválasztó vízmolekulák fogyasztják el.
A szilárd anyagnak az olvadási fázisa során abszorbeált hőmennyiségét látens fúziós hőnek nevezzük, és kalorimetriás méréssel mérjük.
Adatgyűjtés
Helyezzen egy üres Styrofoam poharat egy mérlegre, és írja le az üres poharak tömegét grammban. Ezután töltsük meg a csészét kb. 100 ml vagy kb. 3,5 uncia desztillált vízzel. Helyezze vissza a töltött csésze az egyensúlyba, és rögzítse együtt a csésze és a víz súlyát.
Helyezzen egy hőmérőt a pohár vízébe, várjon kb. 5 percet, amíg a hőmérő vízhőmérsékleten egyensúlyba kerül, majd rögzítse a víz hőmérsékletét mint kezdeti hőmérsékletet.
Helyezzen két vagy három jégkockát egy papírtörülközőre, hogy eltávolítsa a folyadékot a kocka felületén, majd gyorsan helyezze át a kockákat a polisztirolpoharakba. A hőmérővel óvatosan keverje meg a keveréket. Vegye figyelembe a hőmérő hőmérsékleti leolvasását. Szinte azonnal csökkenni kell. Folytassa a keverést és rögzítse a hőmérőn feltüntetett legalacsonyabb hőmérsékletet, mielőtt a hőmérséklet emelkedni kezd. Jegyezze fel ezt az értéket „végső hőmérsékletként”.
Távolítsa el a hőmérőt, és tegye vissza a Styrofoam poharat a mérlegbe, és rögzítse együtt a poharat, a vizet és az olvasztott jég tömegét.
számítások
Határozzuk meg a csészében lévő víz tömegét az üres csésze tömegének kivonásával a csésze és a víz tömegéből, az 1. lépésben összegyűjtött módon. Például, ha az üres csésze 3,1 gramm súlyú, a csésze és a víz együttesen pedig 106,5 súlyú. gramm, majd a víz tömege 106,5 - 3,1 = 103,4 g.
Számítsa ki a víz hőmérsékleti változását úgy, hogy kivonja a kezdeti vízhőmérsékletet a végső vízhőmérséklettől. Tehát, ha a kezdeti hőmérséklet 24,5 C, a végső hőmérséklet 19,2 C, akkor deltaT = 19,2 - 24,5 = -5,3 C.
Számítsa ki a vízből eltávolított q hőmennyiséget a q = mc (deltaT) egyenlet szerint, ahol m és deltaT jelöli a víz tömegének és hőmérsékletének változását, c pedig a víz fajlagos hőkapacitását, vagy 4,144 joule / g per Celsius fok, vagy 4,187 J / gC. Az 1. és 2. lépésből következő példát folytatva, q = ms (deltaT) = 103,4 g * 4,144 J / g-C * -5,3 C = -2293 J. Ez a vízből eltávolított hőt jelenti, és ennek negatív jele. A termodinamikai törvények szerint ez azt jelenti, hogy a vízben lévő jégkockák +2293 J hőt vesznek fel.
Határozzuk meg a jégkockák tömegét úgy, hogy kivonjuk a csésze és a víz tömegét a csésze, a víz és a jégkockák tömegéből. Ha a csésze, a víz és a jég együttesen 110,4 g tömegű, akkor a jégkockák tömege 110,4 g - 103,4 g = 7,0 g.
Keresse meg az Lf látens fúziós hőt Lf = q ÷ m szerint úgy, hogy a jég által a 3. lépésben meghatározott q abszorbeált hőt elosztja a jég tömegével, m, amelyet a 4. lépésben határoztak meg. Ebben az esetben , Lf = q / m = 2293 J ÷ 7,0 g = 328 J / g. Hasonlítsa össze a kísérleti eredményt az elfogadott 333,5 J / g értékkel.