Calorimetro delle mescolanze: determinazione della massa equivalente e del Cs di un solido

Temperatura: il concetto di temperatura è associato all'idea di fornire una misura relativa di quanto i corpi risultino freddi o caldi al tatto, essa è la proprietà di un corpo ed è una grandezza fisica che esprime lo stato termico del corpo stesso. Viene indicata con la lettera T e la sua unità di misura è il °C e nel sistema internazionale il Kelvin (K).  T = °C o K

Equilibrio termico: due corpi posti in contatto termico sono in equilibrio quando hanno entrambi la stessa temperatura. L'esperienza mostra che, ponendo a contatto un corpo freddo e uno più caldo, si verifica uno scambio di calore, al termine del quale le temperature dei due corpi raggiungono un valore comune, intermedio tra la temperatura del corpo freddo e quella del corpo caldo; il valore della temperatura di equilibrio dipende naturalmente dalle temperature iniziali dei due corpi, ma anche dalle sostanze di cui sono costituiti e dalla loro massa. Ad esempio, se lasciassimo cadere una moneta calda in un bicchiere di acqua fredda, la moneta cederebbe parte del calore all'acqua, e dopo un determinato intervallo di tempo, il sistema raggiungerebbe uno stato di equilibrio, in cui l'acqua e la moneta avrebbero la medesima temperatura.

Calore specifico: quantità di calore necessaria per innalzare di un grado centigrado o di un Kelvin la temperatura di un Kg di una sostanza. Nel Sistema Internazionale il calore specifico è espresso in joule per chilogrammi per gradi centigradi, o per gradi kelvin, ma talvolta viene misurato in calorie per grammo per grado centigrado.

Cs Q

DT * m

Calorimetro: strumento per la misura della quantità di calore, e per l'isolamento di un corpo, cioè non fare avvenire scambi di calore con l'esterno, che possano alterare la misura, il calorimetro più semplice e diffuso (calorimetro di Regnault) è costituito da un recipiente termicamente isolato dall'esterno (da cui il nome di adiabatico), contenente una quantità nota di acqua e corredato di un agitatore (per mantenere uniforme la temperatura dell'acqua). Esternamente è fatto come un cilindro di plastica smontabile, all'interno vi è un recipiente a forma di U fatto di pirex e rivestito con platina di argento, internamente a questo recipiente vi è dell'aria, che serve per l'isolamento delle sostanze.

Massa equivalente del calorimetro: massa di acqua che assorbe lo stesso calore del calorimetro

Termometro: strumento utilizzato per effettuare misurazioni di temperatura. Il tipo più comunemente usato è quello a mercurio, costituito da un tubo capillare di vetro, a diametro costante, che reca a una estremità un bulbo riempito del metallo liquido, il tutto sigillato per assicurare un vuoto parziale nel capillare. Se la temperatura aumenta, il mercurio si dilata e sale nel capillare: il livello raggiunto fornisce una misura indiretta di temperatura, che viene letta su una scala graduata propriamente tarata. Al posto del mercurio si possono usare alcol, etere o altri liquidi.

Esiste un'ampia varietà di dispositivi usati come termometri, tutti basati su un metodo di misurazione indiretta: 

termometro a liquido

termometro a resistenza elettrica

termometro a gas

termometro a termocoppia

Capacita termica: quantità di calore necessaria per elevare di un grado centigrado o di un Kelvin la temperatura di un corpo.

Obiettivi

conoscere e saper utilizzare un calorimetro

misurare una temperatura

utilizzare la resistenza elettrica

sfruttare il fenomeno dell'equilibrio termico per individuare la temperatura di un corpo

capire che cos'è la massa equivalente e calcolarla.

calcolare il calore specifico di due solidi

Fase sperimentale 1

Materiale occorrente:

termometro digitale a resistenza elettrica

calorimetro

resistenza elettrica a serpentina

supporto per resistenza elettrica

beker

bilancia elettronica

Tabella

Procedimento

Si prendono due beker e si riempiono d'acqua distillata, si pesa l'acqua contenuta nei corrispettivi beker, con la bilancia elettronica, e si riporta nella tabella.

Si monta la resistenza a serpentina nel supporto, si prende uno dei due beker, con l'acqua distillata e si fa riscaldare, per circa mezz'ora. Nel frattempo si prende l'altro beker e si versa l'acqua distillata in un calorimetro.

Si misura la temperatura dell'acqua versata nel termos e si riporta in tabella, dopodiché si prende l'acqua messa a riscaldare, si misura la temperatura e si inserisce all'interno del termos, infine si agita per avere una temperatura uniforme e si misura la temperatura di equilibrio, riportandola in tabella.

Fase sperimentale 2

Materiale occorrente:

termometro digitale a resistenza elettrica

calorimetro

resistenza elettrica a serpentina

supporto per resistenza elettrica

beker

bilancia elettronica

2 corpi solidi diversi per materiale (cilindro - parallelepipedo)

Tabella

Procedimento

Si prende un beker e si riempie di acqua distillata, si misura la massa dell'acqua, il valore trovato si riporta in tabella, infine si versa l'acqua distillata nel calorimetro, si prendono due solidi e si misura la massa di entrambi, si mettono in due beker pieni d'acqua, e si fa riscaldare l'acqua grazie a una resistenza elettrica, per circa mezz'ora, dopodiché si misura la temperatura dell'acqua dove sono immersi i solidi di entrambi i beker, e si riporta in tabella.

Si misura la temperatura dell'acqua nel calorimetro e si riporta in tabella si prende il primo solido immerso nel beker e lo si inserisce nel calorimetro, si agita e si misura la temperatura finale, riportandola in tabella, si esce il solido dal calorimetro, si misura la temperatura, e si scrive in tabella, poi si prende il secondo corpo e lo si inserisce nel calorimetro, si agita e si misura la temperatura finale.

Risultati

m_E= 58,6 g

Cs. (cilindro)= 0,12

Cs. (parallelepipedo)= 0,0384