Misura del calore specifico di un metallo

Misura del calore specifico di un metallo

Richiami teorici

Il calorimetro è lo strumento normalmente usato per determinare il calore specifico (capacità termica specifica) di sostanze solide e liquide, mediante il metodo delle mescolanze.

Il calore specifico è una caratteristica tipica di ogni sostanza: esso rappresenta la quantità di calore che si deve fornire ad 1 grammo della sostanza in esame per elevarne la temperatura di 1 grado cantigrado.

Allo scopo nella massa di acqua , contenuta nel calorimetro alla temperatura iniziale , viene immerso il solido, di massa e calore specifico c, di temperatura

Detta la temperatura di equilibrio della mescolanza, dalla relazione:

si ricava il calore specifico x del solido usato.

Attrezzatura

BECKER;

TERMOMETRO in gradi Celsius, con gradazione al decimo di grado;

CALORIMETRO;

CILINDRETTO DI METALLO legato ad uno spago per facilitare il riscaldamento nella pentola del cilindretto.

FORNELLO ELETTRICO, per riscaldare l'acqua dove sarà immerso il cilindretto che acquisirà la temperatura del liquido.

apparecchiatura di base.

reticella spargifiamma

Descrizione

Si inizia montando l'apparecchiatura di base, per avere un sostegno dove appoggiare la reticella spargifiamma. In seguito si riempe il becker d'acqua a temperatura ambiente, dopo di questo si versa il contenuto del becker nel calorimetro chiudendolo accuratamente in modo che dopo il termometro, di cui è munito il calorimetro, misuri la temperatura dell'acqua. Poi si misura il peso del cilindretto che si vuole utilizzare per l'esperimento (nel nostro caso è un cilindretto di ferro) e lo si immerge in un contenitore di acqua calda mantenuta a temperatura costante da un fornelletto. Si deve registrare la temperatura dell'acqua che si può controllare mediante il termometro immerso applicato al contenitore. Trascorsi i minuti, nei quali il cilindretto avrà raggiunto la temperatura dell'acqua, lo si recupera velocemente mediante lo spago, lo si asciuga, lo si pone all'interno del calorimetro (che conteneva già l'acqua presa con il becker) nell'apposita reticella e si chiude ermeticamente il calorimetro. Mentre si attende che terminino gli scambi di calore all'interno del calorimetro e quindi che la temperatura non salga più, si muove, mediante un apposita levetta, la retina su cui è stato posto il cilindretto in modo da facilitare lo scambio di calore tra acqua e oggetto. Ed infine si registra la temperatura di equilibrio dell'acqua e del cilindretto.

Raccolta dati

dove è la massa dell'acqua e è quella del cilindretto di ferro.

adopo fatto ciò, si ripete di nuovo l'esperimento per avere una conferma di quanto risultato. Nel nostro caso, ripetendo l'esperimento, le misure sono venute identiche, quindi si possono prendere in considerazione i dati del primo esperimento.

Sviluppo dei calcoli

Abbiamo che:

da cui:

quindi, mettendo in evidenza la x, che corrisponderebbe al valore che vogliamo calcolare:

A questo punto, andiamo a sostituire le misure ottenute, tenendo presente che corrisponde al calore specifico dell'acqua, che equivale a

Ma la misurazione nn è completa, in quanto manca il calcolo dell'errore, che si otiene con la seguente formula:

dove è il calore specifico del ferro appena calcolato, e invece corrisponde a:

e cioè

Quindi, svolgendo tutti i calcoli, avremo che:

da cui:

Così abbiamo ottenuto la misura quasi esatta del calore specifico del ferro, equivalente a:

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