Détermination chaleur de fusion de la glace

FONTE ZOOM:
Pour la détermination de l'enthalpie de fusion de la glace devra être effectué une expérience, la quantité de chaleur qui doit indiquer que le pic à glace est nécessaire pour faire fondre. Cela peut se faire de différentes manières. Un de ces moyens est traitée ici.

Énoncé du problème

Quelle quantité de chaleur est nécessaire pour faire fondre une certaine quantité de glace?

Requis
  • TransBar avec chauffage
  • Raccordement fils
  • Source d'alimentation
  • Voltmètre
  • Ampèremètre
  • Thermomètre
  • Brûleur à gaz
  • Chronomètre
  • Balance
  • Eau
  • Eau

Moyen d'action

  • Le joulemètre avec chauffage et d'un thermomètre est connecté au circuit.
  • La source de tension est connectée au réseau électrique.
  • Le voltmètre est branché en parallèle à la joulemètre.
  • L'ampèremètre est monté en série.
  • Afin de déterminer la capacité calorifique du joulemètre avec élément de chauffage, l'énergie thermique doit être calculée qui libère l'élément de chauffage lors de l'exécution d'un courant à travers elle.
  • Une quantité pesée de l'eau se fait dans le joulemètre et la mise sous tension.
  • Toutes les 30 secondes, la température que le thermomètre indique marqué avec 360 secondes comme temps de fin. Le temps est mesuré avec un chronomètre.
  • La température initiale et finale sont tous deux noté. La température est enregistrée en degrés Celsius avec le thermomètre analogique en joulemètre avec l'élément chauffant.
  • La chaleur spécifique de l'eau est donnée dans Binas et la capacité calorifique de la joulemètre à calculer.
  • La quantité de chaleur absorbée par l'eau, peut être calculée en utilisant la chaleur spécifique de l'eau. La chaleur spécifique doit être multiplié par la masse de l'eau et le changement de température. Le joulemètre prend le reste de la chaleur sur et doit donc être déterminée au moyen de ce test.
  • Ensuite, pour déterminer la chaleur de fusion de la crème glacée, un second essai doit être effectué.
  • Cela a été fait une nouvelle quantité d'eau, car il y avait une différence de temps entre la détermination de la capacité calorifique de la joulemètre et la chaleur de fusion de la glace.
  • L'eau dans le joulemètre a maintenant une masse de 148,9.10 ^ -3 kg et la température augmente avec un brûleur à gaz à 27,2 degrés Celsius, de sorte que la glace fond plus vite.
  • Un montant exact de la glace est pesé dans un équilibre. La glace est faite par l'eau dans le joulemètre.
  • Dans cet essai, on ne utilise pas d'un circuit électrique, car il ne est pas nécessaire en raison de la capacité calorifique de la joulemètre qui a été déterminé précédemment.
  • Au moment où la glace est fondue, la température est lue. Cette valeur peut être utilisée pour calculer la chaleur de fusion.

Requis
  • Tableau de flux
  • Ampèremètre
  • TransBar
  • Chauffage
  • Thermomètre analogique
  • Voltmètre
  • Chronomètre

Calculs et Résultats

Pour la détermination de la capacité calorifique de l'élément chauffant avec joulemètre nous avons utilisé une tension de 30,2V et un courant de 1,5A.

La capacité de l'élément de chauffage peut être calculée avec:
  • 30,2 x 1,5 = 45,3, alors P = 45,3W.

Avec un solde de la masse de l'eau peut être déterminée:
  • joulemètre masse = 47,2gram afin 47,2.10 ^ -3 kg.
  • joulemètre de masse m = 228,2gram afin 228,2.10 ^ -3 kg.
Donc masse d'eau = 228,2 à 47,2 = 181gram.

La chaleur que l'élément chauffant à la remise de l'eau au cours peut être calculée avec:
L'eau est chauffée progressivement en une période de 360 ​​secondes. Ce est la capacité de 45,3W.
  • Q = P x t
  • 45,3 x 360 = 16 308, de sorte 16308J

Toutes les 30 secondes, on effectue une mesure de la température en degrés Celsius, jusqu'à un temps de 360 ​​secondes d'extrémité.
Parce que la capacité thermique de la joulemètre de chauffage avec 120 secondes à 360 secondes est constante, vous pouvez aller avec ce calcul:
  • At = 360 ?? 120 = 240, de sorte 240s.
  • Qopgenomen = Qafgestaan
  • Q = P x t
  • 240 x 45,3 = 10 872, donc il est 10872J à énergie électrique est convertie en énergie thermique.

Les changements de température au cours de cette période de 23,70 à 31,90 degrés Celsius degrés Celsius avec une différence de température de 8,20 ° C, ce qui signifie que la capacité calorifique de la joulemètre avec élément de chauffage et l'eau, pris ensemble est égal à:
  • 10872 / 8,2 = 1325J / degrés Celsius.

La chaleur spécifique de l'eau est 4,18.10 ^ 3 J / kg / ° C et la masse d'eau dans le joulemètre avec élément de chauffage est égale à 181,10 ^ -3 kg, de sorte que:
  • Ceau = 4,18.10 ^ 3 ^ x 181x10 -3 = 756,58J / K.
  • Cela signifie Cjoulemeter avec chauffage = 1325,85 à 756,58 = 569,27J / degrés Celsius.

Pour la détermination de l'eau de fusion d'une certaine quantité de glace, nous avons effectué un deuxième essai avec une nouvelle quantité d'eau. L'eau a été aussi fait dans le premier procès dans l'joulemètre. La capacité thermique de la joulemètre été libéré.
  • masse de glace = 20,1 grammes, donc 20,1.10 ^ -3 kg
  • masa = 148,9 grammes d'eau, donc 148,9.10 ^ -3 kg

La glace prend une partie de la chaleur de l'eau et une partie de la chaleur de la joulemètre.
  • Ceau = 4,18.10 ^ 3 ^ x148,9.10 -3 kg = 622,40J / degrés Celsius.
  • Cjoulemeter reste 569,27J / degrés Celsius.

Quantité de chaleur donnée par l'eau et le joulemètre
Cette fois, ce était la température initiale et la température finale était 27,20C 25,40C. Donc, la température a changé avec 5.40C.
Au total, l'eau et le joulemètre a donc été abandonnée, le montant suivant de la chaleur:

  • .ΔT = X5,4 = 6435, donc 6435J chaleur cédée.
  • La température initiale de la crème glacée a -80 ° C, et fond à une température de 0 ° C.
  • La différence de température est donc 80C.
  • CIJ = 2,2.10 ^ 3 J / kg / ° C

Calcul de la chaleur de fusion
  • La capacité thermique de la glace est x20,1 = 44,22J / degrés Celsius.
  • La glace a ainsi enregistré une chaleur totale 44,22x8 = de 353,8J. Le joulemètre de l'eau et de la chaleur ont également cédé à la glace fondue. Ce est un total de 6435 à 353,8 = 6081,2J
  • Cela se applique à un cube de glace avec une masse de 20,1 x10 ^ -3 kg. De là, la chaleur de fusion de la glace peut être calculé.
  • Ce est 6435 / 20,1.10 ^ -3 = 320151, afin 320151J / kg.

Conclusion

La chaleur nécessaire pour faire fondre la glace est égale à 320151J / kg. Une partie de ce est absorbée par la glace et une autre partie est absorbée par la glace fondue.

La capacité thermique de la joulemètre est beaucoup plus élevé que prévu. Probablement parce que ce est un joulemètre métallique, dans lequel une grande partie de la chaleur est prise pendant l'addition d'eau et cédé à renoncer à la chaleur à la glace.

Dans BINAS est une chaleur de fusion de 334000J / kg. Ce est une différence de:
/ 320 151). 100 = 4,3%.
La différence peut être expliquée par une partie de la chaleur de l'élément chauffant joulemètre avec l'air extérieur et est livré à la table. Ce est la capacité calorifique de l'élément chauffant avec joulemètre inexacte.
En outre, le thermomètre analogique pas précise valeurs, laquelle doit être estimée quelle est la température.
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