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FACOLTA' DI INGEGNERIA - LABORATORIO - Determinazione indiretta del calore specifico di un solido mediante l'uso di un calorimetro adiabatico delle mescolanze

tecnica


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Università degli Studi di Trieste

FACOLTA' DI INGEGNERIA - LABORATORIO DI FISICA

Esercitazione

Determinazione indiretta del calore specifico di un solido mediante l'uso di un calorimetro adiabatico delle mescolanze. 222b14c

Schema riassuntivo




Data: 21.06.2000               Allievo: Cappelli Alessandro               Visto:___________

Calorimetro delle mescolanze

In figura è rappresentato il calorimetro delle mescolanze, chiamato anche calorimetro di Reneult. Esso essenzialmente è costituito di un contenitore costruito in modo tale da permettere perdite di calore molto piccole e quindi trascurabili, cioè è reso adiabatico. All'interno è contenuta un certo volume d'acqua nel quale a sua volta è completamente immerso un corpo di metallo.

Il coperchio del calorimetro è dotato di fessure a misura per permettere l'inserimento di un agitatore e un termometro. L'agitatore è necessario per la rapida e uniforme distribuzione della temperatura. In questa prova è stato utilizzato un termometro digitale.

Termometro digitale

E' stato adottato l'uso di un termometro digitale in quanto in questa prova è necessario rilevare istantaneamente il variare delle temperature. L'utilizzo di un termometro analogico comprometterebbe i risultato dell'esperimento in quanto il tempo di reazione dello strumento è troppo grande. La sensibilità dello strumento da noi utilizzato è 0,1°C.

Cronometro digitale

Nuovamente è stato necessario l'uso di uno strumento di precisione: un cronometro digitale. Infatti questo ha permesso di scandire in modo preciso gli intervalli di rilevazione della temperatura. La sua sensibilità è pari a 0,01 sec.

Obiettivo dell'esperienza

Lo scopo dell'esperienza è quello di individuare, mediante calcoli da dati ricavati sperimentalmente, il calore specifico del corpo solido preso in considerazione.

Il calore specifico per definizione è la quantità di calore necessaria per far aumentare di 1°C la temperatura di una determinata massa unitaria. Per giungere a questo fine è stato quindi utilizzato il calorimetro delle mescolanze; esso è stato riempito di acqua a temperatura ambiente ed in essa è stato immerso il corpo solido del quale si doveva calcolare il calore specifico. Il corpo però è stato immerso ad una temperatura superiore a quella dell'acqua. Trascorso un certo intervallo di tempo il sistema acqua-corpo solido ha raggiunto una temperatura di equilibrio. Analiticamente quindi si può scrivere:

dove QA è il calore scambiato dall'acqua mentre QC è il calore scambiato dal corpo solido. Ricordando che in generale Q = c m (t2 - t1), l'espressione precedente diventa:



 

dove C rappresenta la capacità termica del calorimetro, nota. In conclusione il calore specifico del corpo in questione è dato da:

A     

dove m' rappresenta l'equivalente in acqua del calorimetro.

Dati ricavati dalle misure

Massa dell'acqua                 m = 150 g                  Dm = 2 g

Equivalente in acqua           m' = 15 g                   Dm = 4 g

Massa del corpo                  M = 25,000 g            DM / M = 0,1%                      Dm = 0,025 g

Temperatura dell'acqua      t = 25,4°C                  Dt = 0,1°C

Temperatura del corpo        T = 99,6°C                 Dt = 0,1°C

Temperatura di equilibrio    te = 27,9°C                Dt = 0,1°C

Procedimento di misura

Una volta immerso il corpo caldo nell'acqua e chiuso il coperchio del calorimetro si effettuano le rilevazioni delle temperature a distanza di intervalli uguali di tempo. In questo modo è possibile ricavare un grafico temperatura / tempo.

Analisi dei dati

Dalla formula A si può ricava cx = 0,23 [cal g-1 °C-1]

Calcolo dell'errore

La misura è indiretta e non ripetuta, quindi per il calcolo dell'errore si utilizza la seguente:

Grafico temperatura / tempo

Text Box: Tempo [s]	Temperatura [°C]
0	25,3
30	25,3
60	25,4
120	25,4
180	25,4
190	27,5
195	27,7
200	27,8
205	27,9
210	27,9
215	27,9
220	27,9
240	27,9
260	27,9
300	27,8
360	27,7







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