verifica della dilatazione volumica in un aeriforme

fisica

Obiettivo: verifica della dilatazione volumica in un aeriforme

Materiale: siringa (0-100:2) cm³, beker, fornelletto elettrico, asta di sostegno, ghiaccio, termometro [(-10;110)+-1]°C

Descrizione Esperimento

Prendiamo una siringa e inseriamo al suo interno una certa quantità di aria e leggiamo il suo volume. La sua temperatura sarà quella ambiente. Vogliamo portare la sua temperatura a 0°C per poter vedere se il volume aumenta o diminuisce. Usando l'asta di 949i81j sostegno per sorreggere la siringa, la inseriamo in un beker pieno di ghiaccio e leggiamo nella siringa il suo volume. Notiamo che è sceso. A questo punto mettiamo sul fornelletto il beker con la siringa e il ghiaccio e aggiungiamo acqua calda in modo che il ghiaccio si sciolga per poter far aumentare la temperatura della siringa. Quando il ghiaccio sarà completamente sciolto, iniziamo ad effettuare diverse misurazioni per vedere se il volume varia. Le diverse misurazioni sono riportate nella tabella.

Notiamo che se diamo più calore, il corpo aumenta di volume. Quindi deduciamo che tra t e V esista una relazione di proporzionalità diretta. Se eseguiamo i calcoli notiamo che i rapporti non sono costanti.

Introduciamo la Temperatura assoluta (T), nella quale lo zero (detto zero assoluto) corrisponde a -273°C per cui, tra la temperatura t in scala Celsius e la temperatura T in scala Kelvin, esiste la seguente relazione:

T=t+273

A questo punto calcoliamo con questa formula tutte le temperature T. Calcolando il rapporto tra V e T notiamo che il risultato è sempre lo stesso.

Riportando t e V sul grafico, la retta creata non passa per l'origine. Sostenendo che all'aumentare di t, aumenta V e al diminuire di t, diminuisce V, prolunghiamo la retta creata fino a toccare l'asse delle ascisse. Essa la tocca nel punto -273°C.

Trasliamo l'asse delle ordinate al punto -273°C, dato che abbiamo detto che -273°C = 0 K. Così facendo otteniamo una retta passante per l'origine.

Sapendo che il coefficiente di dilatazione dei gas vale

1/273 °C^-1=0,00366 °C^-1, vogliamo verificare che il nostro esperimento sia giusto.

Usando la formula  ΔV=β x V₀ x Δt quindi β = ΔV

V₀ x Δt

E prendendo come dati

V₀ = 74,5 cm³

Δt = 57 K o °C

ΔV = (90-74,5)cm³=15,5 cm³

Calcoliamo β  β = 15,5 cm³ = 0,00366 °C^-1

74,5 cm³ x 57 °C

Conclusione

Abbiamo verificato che esiste una proporzionalità diretta tra T e V e che il coefficiente di dilatazione dei gas è 1/273 °C^-1.

Osservazioni

La sensibilità della siringa è di 2 cm³ per cui la distanza tra le tacche è molto grande e permette quindi di calcolare una sensibilità minore.

La scala Kelvin permette di non avere mai temperature negative, per questo è la misura della temperatura nel S.I.