Indhold
"Varme" repræsenterer molekylers termiske energi i et stof. Vand fryser ved 0 grader Celsius. Men temperaturen på en isterning kan falde godt under det. Når en isterning fjernes fra en fryser, stiger temperaturen i terningerne, når den absorberer varme fra omgivelserne. Men når isterningen når 0 C, begynder den at smelte, og dens temperatur forbliver på 0 under hele smelteprocessen, selvom isterningen fortsætter med at absorbere varme. Dette sker, fordi den termiske energi, der absorberes af isterningen, forbruges af vandmolekyler, der adskiller sig fra hinanden under smeltning.
Mængden af varme, der absorberes af et fast stof i løbet af dens smeltefase, er kendt som den latente fusionsvarme og måles ved hjælp af kalorimetri.
Dataindsamling
Placer en tom Styrofoam-kop på en balance, og registrer massen af den tomme kop i gram. Fyld derefter koppen med ca. 100 ml eller ca. 3,5 ounce destilleret vand. Sæt den fyldte kop tilbage i balance, og registrer vægten af bægeret og vandet sammen.
Anbring et termometer i vandet i bægeret, vent ca. 5 minutter på, at termometeret kommer til termisk ligevægt med vandet, og registrer derefter vandets temperatur som den indledende temperatur.
Læg to eller tre isterninger på et papirhåndklæde for at fjerne alt flydende vand på overfladerne af terningerne, og overfør derefter hurtigt terningerne til Styrofoam cup. Brug termometeret til at omrøre blandingen forsigtigt. Overhold temperaturmåling på termometeret. Det skulle begynde at falde næsten øjeblikkeligt. Fortsæt med at omrøre, og registrer den laveste temperatur, der er angivet på termometeret, før temperaturen begynder at stige. Registrer denne værdi som den "endelige temperatur."
Fjern termometeret, og sæt Styrofoam cup igen i balance og registrer massen af bægeret, vandet og den smeltede is sammen.
Beregninger
Bestemm massen af vand i koppen ved at trække massen af den tomme kop fra koppens og vandets vægt sammen, som samlet i trin 1. Hvis den tomme kop f.eks. Vejer 3,1 gram, og koppen og vandet sammen vejer 106,5 gram, derefter var vandets masse 106,5 - 3,1 = 103,4 g.
Beregn temperaturændringen på vandet ved at trække den indledende vandtemperatur fra den endelige vandtemperatur. Hvis den indledende temperatur således var 24,5 ° C, og den endelige temperatur var 19,2 ° C, er deltaT = 19,2 - 24,5 = -5,3 ° C.
Beregn varmen q fjernet fra vandet i henhold til ligningen q = mc (deltaT), hvor m og deltaT repræsenterer henholdsvis vandets masse og temperaturændring, og c repræsenterer vandets specifikke varmekapacitet, eller 4.184 joule per gram pr. grad Celsius eller 4.187 J / gC. Fortsæt eksemplet fra trin 1 og 2, q = ms (deltaT) = 103,4 g * 4,184 J / g-C * -5,3 C = -2293 J. Dette repræsenterer den varme, der er fjernet fra vandet, og dermed dens negative tegn. Ved termodynamikens love betyder dette, at isterningerne i vandet absorberede +2293 J varme.
Bestemm massen af isterningerne ved at trække massen af koppen og vandet fra massen af koppen, vandet og isterningerne sammen. Hvis bægeret, vandet og isen sammen vejer 110,4 g, var massen af isterningerne 110,4 g - 103,4 g = 7,0 g.
Find den latente fusionsvarme, Lf, i henhold til Lf = q ÷ m ved at dele varmen, q, absorberet af isen, som bestemt i trin 3, med massen af is, m, bestemt i trin 4. I dette tilfælde , Lf = q / m = 2293 J ÷ 7,0 g = 328 J / g. Sammenlign dit eksperimentelle resultat med den accepterede værdi på 333,5 J / g.