- 939h77j 939h77j fettuccia di rame

- 939h77j 939h77j acqua

- 939h77j 939h77j molla

- 939h77j 939h77j solido (m₁= 5 Kg)

- 939h77j 939h77j bilancia (sensibilità: 1 g)

Procedimento:

1- 939h77j Riempire il calorimetro con una data quantità d'acqua ;

2- 939h77j Calcolare tramite l'utilizzo del termometro la temperatura iniziale dell'acqua (T₁) ed in seguito la massa (m_H2O);

3- 939h77j Calcolare, con l'utilizzo della bilancia elettronica, la massa della fettuccia e del calorimetro (m_cal + m_fet)

4- 939h77j Calcolare il diametro del calorimetro (d): in questo caso è necessario compiere più di una misura ed in seguito calcolare il valor medio delle misure rilevate.

5- 939h77j Avvolgere accuratamente il calorimetro con la fettuccia di rame, fissata per un' estremità ad una molla e per  l'altra ad un peso (m₁).

6- 939h77j A questo punto è necessario compiere un determinato numero di giri del calorimetro (tramite un'apposita manovella collegata al sistema).

7- 939h77j Alle conclusione di questo procedimento si misura la temperatura dell'acqua all'interno del calorimetro (T₂) e si effettuano i calcoli, atti a determinare il rapporto tra lavoro e calore (L/dQ).

Dati

. 939h77j    Massa dell'acqua:    m_H2O= 58.66 g

. 939h77j    Temperatura iniziale (H₂O): T₁= 23.4 °C

. 939h77j    Temperatura finale (H₂O): T₂ = 28 °C 

. 939h77j    Diametro del calorimetro: d₁= 46.7 mm  d (medio)= 46.65 mm =0.04665 m

d₂= 46.6 mm

. 939h77j    Massa del calorimetro + massa fettuccia Cu : m_cal + m_fet= 127.88 g

. 939h77j    Massa del solido: m₁= 5 Kg

. 939h77j    Numero di giri compiuti: n°giri= 200

Calcoli

A) Calcolo del Lavoro:

L = G ^x x (Lavoro è il prodotto scalare tra massa G e spostamento x)

G= m₁ ^. g = 5 Kg ^. 9.81 m/s²= 49 N

x= n°giri ^. p d p 0.04665 m= 29.531 m

L= 1447.019 j

B) 939h77j Calcolo del calore:

dQ= (C_H2O^. m_H2O + E₁ + E₂) ^. (T₂-T₁)    [E₁ = (m_cal + m_fet ) ^. Ccu]   Ccu=0.092 cal/g °C

[ E₂ = 0.8 cal/°C]

dQ= (1 cal/g°C . 58.66g + 11.765g + 0.8 cal/g°C) (28 °C - 23.4°C)= 327.635 cal

C)    Rapporto tra lavoro e calore:

L / dQ = 1447.019 N /  327.635 cal/°C= 4.416 j/cal

Calcolo dell'errore percentuale:

e% x

4.184

Conclusioni:

Con questo esperimento si è potuto calcolare l'equivalente meccanico del calore.

Questo viene indicato usualmente con la lettera J, ed è il rapporto numerico costante tra le due grandezze fisiche omogenee calore e lavoro. In una qualunque trasformazione di un sistema termodinamico, il rapporto tra la quantità di calore Q e di lavoro L scambiati dal sistema con l'esterno è indipendente dal particolare tipo di sistema, e vale L/Q = J = 4,184 j/cal.