Equivalente Lavoro - Calore

fisica

L'obiettivo di questa esperienza è quello di verificare il primo principio della termodinamica cioè che il lavoro si trasforma tutto in calore.

La termodinamica è un movimento di calore, ossia i passaggi da calore e lavoro e viceversa.

Il PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA dice che il lavoro si trasforma tutto in calore:

tutto

L Q

Il SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA dice che il calore si trasforma in parte in lavoro:

non tutto

Q   L

Gli scienziati prima di Joule supposero che una sostanza, presente in maggior quantità nel corpo più caldo, passasse nel corpo più freddo. Questa sostanza ipotetica, detta "calorico", era pensata come un fluido capace di muoversi attraverso la materia. Il primo principio della termodinamica invece identifica il calore come una forma di energia che può essere convertita in lavoro meccanico ed essere immagazzinata, ma che non è una sostanza materiale. È stato dimostrato sperimentalmente che il calore, misurato originariamente in calorie, e il lavoro o l'energia, misurati in joule, sono assolutamente equivalenti. Ogni caloria equivale a 4,186 joule.

L = Ep = m·g·h

Q = C·M·ΔT

Lo strumento che utilizzeremo noi è diverso da quello adoperato da Joule, noi ci serviremo di un tubo contenente delle palline di piombo.

Con un metro di portata 3 m e sensibilità 0,001 m abbiamo misurato la lunghezza del tubo.

Abbiamo poi messo le palline di piombo nel coperchio e abbiamo misurato la loro temperatura iniziale con un termometro di sensibilità 0,1°C

Abbiamo messo le palline nel tubo e abbiamo ribaltato il tubo per trenta volte cercando di non far sfregare le palline lungo la parete.

Infine abbiamo misurato di nuovo la temperatura finale delle palline di piombo e abbiamo calcolato il rapporto.

h = (0,997 ± 0,001) m

T_i = (20,4 ± 0,1) °C

T_f =(23,0 ± 0,1) °C

C_pb = 0,031 Cal/Kg

J = (n° · g · h)/(C · Δt)

J = (30 · 9,8 · 0,997)/[0,031 · (23 - 20,4)] = 3637 J/Cal

Erh = 0,001 : 0,997 = 0,001

Ea Δt = 0,1 + 0,1 = 0,2 °C

Er Δt = 0,2 : 2,6 = 0,077

Ertot = 0,001 + 0,077 = 0,078

Eatot = 0,078 · 3637 = 284 J/Cal

J = (3637 ± 284) J/Cal

CONFRONTO CON GLI ALTRI GRUPPI

conclusioni

In questa esperienza abbiamo verificato il primo principio della dinamica e abbiamo capito che il lavoro si trasforma tutto in calore. Per trasformarlo in calore abbiamo ribaltato il tubo per 30 volte cercando di non far sfregare le palline lungo le pareti.

Nel campo di errori abbiamo trovato un valore che si avvicinava a quello trovato da Joule che è dato dal rapporto tra l'energia potenziale e il calore.