Sådan måles fusion Heat of Ice

“Heat” 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 terningens temperatur, 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 varmeenergi, der absorberes af isterningen, forbruges af vandmolekyler, der adskiller sig fra hinanden under smeltning.

Mængden af varme, der absorberes af et fast stof i dens smeltefase, er kendt som den latente fusionsvarme og måles ved hjælp af kalorimetri.
Dataopsamling

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 det fyldte bæger tilbage i balance, og registrer vægten af bægeret og vandet sammen.


Placer et termometer i vandet i koppen, vent ca. 5 minutter på, at termometeret kommer i termisk ligevægt med vandet, registrer derefter vandets temperatur som den indledende temperatur.


Placer 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-koppen igen i balance og registrer massen på koppen, vandet og smeltet is sammen.

Beregninger


Bestem vandmassen i koppen ved at trække massen af den tomme kop fra koppens vægt og vand sammen, som samlet i trin 1. For eksempel, hvis den tomme kop vejes 3.1 gram og bægeret og vandet sammen vejer 106,5 gram, derefter var vandets masse 106,5 - 3,1 \u003d 103,4 g.


Beregn temperaturændringen ved 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, så er deltaT \u003d 19,2 - 24,5 \u003d -5,3 C.


Beregn varmen, q, fjernet fra vandet i henhold til ligningen q \u003d mc (deltaT), hvor m og deltaT repræsenterer henholdsvis vandets masse og temperaturændring, og c repræsenterer vandets specifikke varmekapacitet, eller 4.184 joule pr. gram pr. grad Celsius, eller 4.187 J /gC. Fortsæt eksemplet fra trin 1 og 2, q \u003d ms (deltaT) \u003d 103,4 g * 4,184 J /g-C * -5,3 C \u003d -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 af varme.


Bestem massen af isterningerne ved at trække massen af koppen og vandet fra koppens masse ", water and ice cubes together.", 3, [[Hvis bægeret, vandet og isen sammen vejer 110,4 g, var massen af isterningerne 110,4 g - 103,4 g \u003d 7,0 g.


Find den latente fusionsvarme, Lf, i henhold til Lf \u003d q ÷ m ved at dividere varmen, q, absorberet af isen, som bestemt i trin 3, med massen af is, m, bestemt i trin 4. I dette tilfælde er Lf \u003d q /m \u003d 2293 J ÷ 7,0 g \u003d 328 J /g. Sammenlign dit eksperimentelle resultat med den accepterede værdi på 333,5 J /g.




Tips


1. Hvis du har brug for den latente fusionsvarme i andre enheder end joules pr. gram, som kalorier pr. gram, skal du bruge et online enhedskonverteringsværktøj, såsom det, der findes i Ressourcer-afsnittet.