Massa riscaldata e innalzamento della temperatura

Scheda di laboratorio 17 CALORIMETRIA

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Massa riscaldata e innalzamento della temperatura

OBIETTIVI DEGLI ESPERIMENTI

Relazione tra massa riscaldata e innalzamento della temperatura

MATERIALE OCCORRENTE

• Un fornello elettrico

• Due bicchieri da 250 ml

• Un termometro

• Un cronometro

PROCEDIMENTO

• Far funzionare il fornello per 10 minuti in modo da fargli raggiungere la temperatura di regime

• Versare 200 grammi (200 ml) di acqua nel bicchiere da 250 ml e misurarne la temperatura iniziale all’istante 𝑡 = 0; porre poi il bicchiere sopra la piastra del fornello e contemporaneamente far partire il cronometro.

• Durante il riscaldamento agitare l’acqua con il termometro e rivelarne la temperatura ad intervalli di 1 minuto

• Effettuare 10 misurazioni

DATI SPERIMENTALI OTTENUTI (m=200 gr)

Tempo di riscaldamento (min) Temperatura (°C) Incremento di temperatura (°C) 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Scheda di laboratorio 17 CALORIMETRIA

2 ELABORAZIONE DEI DATI

• Completa la tabella precedente con l’elaborazione dei dati raccolti.

• Rappresenta graficamente i dati raccolti

• Rappresenta graficamente anche i dati raccolti nell’esperimento n 16 con 100 gr di acqua.

CONCLUSIONI

Confrontando i dati raccolti nelle due prove, si osserva che il prodotto dell’incremento di temperatura ∆𝑡 per ogni minuto per la massa m di acqua riscaldata, rimane costante; ciò significa che l’aumento di temperatura dell’acqua, a parità di quantità di calore assorbita, è inversamente proporzionale alla massa m dell’acqua stessa, cioè:

∆𝑄 ∝ 𝑚 ∙ ∆𝑡

∆𝑄

𝑚 ∙ ∆𝑡= 𝑐 → 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟𝑒 𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜

dove c è una costante di proporzionalità, nota come calore specifico, che caratterizza la sostanza di cui il corpo che stiamo considerando è costituito.

Definizione: il calore specifico di una sostanza è la quantità di calore necessaria per elevare di 1°C la quantità di massa di quella sostanza.

∆𝑄 = 𝑚𝑐∆𝑡 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑧𝑖𝑜𝑛𝑒 𝑓𝑜𝑛𝑑𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙𝑒 𝑑𝑒𝑙𝑙𝑎 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖𝑎

Osservazione:

l’unità di misura della quantità di calore prende il nome di caloria.

Se consideriamo l’acqua come sostanza di riferimento, possiamo assumere per comodità che il valore numerico del calore specifico di tale sostanza sia uguale all’unità. Pertanto la caloria è la quantità di energia necessaria per innalzare la temperatura di 1 gr di acqua distillata da 14,5°C a 15,5 °C sotto la pressione costante di 1 atmosfera.

t (min) T (°C)