RELAZIONE DI LABORATORIO - calcolare il calore specifico di un pezzo di metallo

fisica

RELAZIONE DI LABORATORIO

Titolo: "Calorimetria".

Scopo dell'esperienza: calcolare il calore specifico di un pezzo di metallo.

Attrezzatura:

calorimetro delle mescolanze

becher;

cilindro graduato (sensibilità ±1ml);

cilindro di metallo (legato a un filo per essere maneggiato più facilmente);

bilancia elettronica (sensibilità ±0,01g)

pentola piena d'acqua

fornello elettrico;

panno per asciugare

Richiami teorici:

Q=Cs m ΔT [cal]

ρ=m/V [g/cm³]

Descrizione:

Valutare la quantità d'acqua da mettere nel calorimetro (bisogna considerare che all'interno di questo deve essere posto il cilindro metallico, ma anche il supporto e parte del termometro integrati nel coperchio del calorimetro);

Pesare il becher dopo averlo riempito con la quantità d'acqua scelta;

Vuotare il contenuto del becher nel calorimetro e pesarlo nuovamente una volta svuotato;

Il valore della massa dell'acqua presente nel calorimetro viene trovato per differenza tra le due masse precedentemente pesate (in questo modo si considera anche il peso di eventuali gocce rimaste nel becher);

Pesare l'oggetto di metallo (facendo attenzione a non pesare anche il filo);

Misurare la temperatura dell'acqua dentro al calorimetro;

Mettere il pezzo di metallo nella pentola contenente acqua calda e attendere qualche minuto in modo che la temperatura del cilindro di metallo sia esattamente quella dell'acqua;

Subito prima di estrarre il pezzo di metallo dalla pentola, misurare la temperatura che l'acqua ha raggiunto all'interno di questa;

Asciugare rapidamente il cilindro metallico, appoggiarlo sul supporto del calorimetro, quindi chiuderlo ermeticamente con il coperchio e agitare dolcemente il supporto in modo da rendere omogenea la temperatura dell'acqua;

Misurare la temperatura d'equilibrio raggiunta all'interno del calorimetro.

Raccolta dati:

Massa del becher con acqua:  Mb=288,94g

Massa del becher vuoto:  mb=143,22g

Massa dell'oggetto di metallo:  m=30,56g

Temperatura iniziale dell'acqua nel calorimetro:  Ti_H2O=21,30° C

Temperatura iniziale dell'oggetto di metallo:  Ti=90,40° C

Temperatura di equilibrio nel calorimetro:  Teq=22,70° C

Elaborazione dati:

M_H20=Mb-mb=145,72g

Q₁=Cs m (Teq-Ti)   equazione della calorimetria per l'oggetto metallico

Q₂=Cs_H20 M_H20 (Teq-Ti_H2O) equazione della calorimetria per l'acqua

Non essendoci dispersioni si può sommare membro a membro

0= Cs m (Teq-Ti)+M_H20 (Teq-Ti_H2O)

Cs=-[M_H20 (Teq-Ti_H2O)]/[m (Teq-Ti)]=0,0986 cal/g °C

Considerazioni conclusive: poiché il calore specifico del ferro è 0,1067 cal/g °C, possiamo affermare che l'oggetto metallico è un cilindro di ferro.

La lieve imprecisione può essere dovuta al grado di approssimazione degli strumenti da noi usati o anche dal fatto che la temperatura del cilindro di ferro, durante lo spostamento dalla pentola al calorimetro, sia calata di qualche grado a causa della dispersione con l'ambiente.

Per verificare ulteriormente la natura del materiale del cilindro in questione, abbiamo osservato infine la variazione di volume dell'acqua in un cilindro graduato, in modo da calcolarne la densità.

Vi=40,0cm³

Vf=43,9cm³

ΔV=3,9cm³

ρ=m/V=7,84 g/cm³

Approssimando questa misura e tenendo conto della sensibilità degli strumenti, ci accorgiamo che risulta essere proprio la densità del ferro.