Садржај
„Топлота“ представља топлотну енергију молекула у супстанци. Вода замрзава на 0 степени Целзијуса. Али температура ледене коцке може пасти знатно испод. Када се коцка леда извади из замрзивача, температура коцке се повећава јер апсорбује топлоту из своје околине. Али када ледена коцка достигне 0 Ц, она се почиње топити и температура јој остаје на 0 током процеса топљења, иако ледена коцка наставља да апсорбује топлоту. То се дешава зато што топлотну енергију коју апсорбује коцка леда троше молекули воде који се одвајају један од другог током топљења.
Количина топлоте коју апсорбује чврста супстанца током фазе топљења позната је као латентна топлота фузије и мери се калориметријом.
Прикупљање података
Поставите празну шољу од стиропора на вагу и забележите масу празне шоље у грамима. Затим напуните шољу са око 100 милилитара, или око 3,5 унца, дестиловане воде. Вратите напуњену шољу у равнотежу и заједно забележите тежину чаше и воде.
Ставите термометар у воду у шољи, причекајте око 5 минута да термометар дође у термичку равнотежу са водом, а затим забележите температуру воде као почетну.
Ставите две или три коцке леда на папирни пешкир да уклоните текућу воду на површинама коцке, а затим брзо пребаците коцкице у чашицу од стиропора. Помоћу термометра нежно промешајте смешу. Обратите пажњу на очитавање температуре на термометру. Требало би да почне да пада готово одмах. Наставите са мешањем и забележите најнижу температуру на термометру пре него што температура почне да расте. Запишите ову вредност као „крајњу температуру“.
Уклоните термометар и вратите чашу од стиропора још једном у равнотежу и заједно забележите масу чаше, воде и растопљеног леда.
Калкулације
Одредите масу воде у чаши одузимајући масу празне чаше од масе чаше и воде заједно, како је прикупљено у кораку 1. На пример, ако је празна шоља тежила 3,1 грама, а чаша и вода су тежили 106,5 грама, тада је маса воде била 106,5 - 3,1 = 103,4 г.
Израчунајте температурну промену воде одузимањем почетне температуре воде од крајње температуре воде. Према томе, ако је почетна температура била 24,5 Ц, а крајња температура 19,2 Ц, тада је делтаТ = 19,2 - 24,5 = -5,3 Ц.
Израчунајте топлоту, к, уклоњену из воде према једначини к = мц (делтаТ), где м и делтаТ представљају промену масе и температуре воде, а ц представља специфични топлотни капацитет воде, или 4.184 џула по граму по степену Целзијуса, или 4.187 Ј / гЦ. Настављајући пример из корака 1 и 2, к = мс (делтаТ) = 103,4 г * 4,184 Ј / г-Ц * -5,3 Ц = -2293 Ј. Ово представља топлину уклоњену из воде, отуда и њен негативни знак. По законима термодинамике то значи да су коцкице леда у води апсорбовале +2293 Ј топлоте.
Одредите масу ледених коцкица одузимајући масу чаше и воде од масе чаше, воде и ледених коцкица заједно. Ако су чаша, вода и лед заједно тежили 110,4 г, тада је маса коцкица леда била 110,4 г - 103,4 г = 7,0 г.
Пронађите латентну топлину фузије, Лф, према Лф = к ÷ м дељењем топлоте, к, коју апсорбује лед, као што је одређено у кораку 3, на масу леда, м, одређену у кораку 4. У овом случају , Лф = к / м = 2293 Ј ÷ 7,0 г = 328 Ј / г. Упоредите свој експериментални резултат са прихваћеном вредношћу од 333,5 Ј / г.