Gli scambi di energia

Materie:	Appunti
Categoria:	Biologia
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Data:	03.12.2001
Numero di pagine:	4
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SCOPO: Calcolare la quantità di energia ceduta o assorbita durante un qualunque processo.

MATERIALI E METODI: Candela.
Acqua.
Bilancia elettronica precisa al mg.
Termometro preciso al decimo di grado.
Sostegno.
Lattina per simulare il calorimetro.
PROCEDIMENTO:
Pesare la lattina e la candela. Costruire il sistema illustrato nella scheda che ci è stata fornita. Riempire la lattina con un po’ d’acqua, senza arrivare fino all’orlo per evitare che questa trabocchi fuori dalla lattina. Prendere nota della temperatura dell’acqua all’interno della lattina quindi, se necessario raffreddarla con del ghiaccio fino a che la temperatura non scenda di 10-15°C sotto quella dell’ambiente. Rilevare, allora, la temperatura dell’acqua entro 0.2 °C. Accendere la candela e incominciare a riscaldare l’acqua agitandola per rendere più uniforme il riscaldamento. Spegnere la candela nel momento in cui la temperatura superi quella ambiente di quanto precedentemente ne stava al di sotto. A questo punto annotare la temperatura più alta rilevata, determinare la massa della candela (pesare anche il supporto e le eventuali colature) ed eseguire i calcoli per determinare la quantità di energia effettivamente consumata.
RISULTATI SPERIMENTALI:
OGGETTO
MASSA (g)
Candela
42.09
Lattina
31.91
Candela dopo la combustione
41.22
Lattina + acqua dopo la combustione
273.21
OGGETTO
TEMPERATURA (°C)
Acqua iniziale
18.0
Acqua dopo combustione
33.0
DISCUSSIONE:
Durante questa esperienza abbiamo imparato a calcolare la quantità di energia che entra in gioco in un cambiamento di fase e in una trasformazione chimica.
Elementi teorici fondamentali da conoscere per la buona esecuzione e comprensione dell’esperimento sono: la CALORIA, ovvero la quantità di calore occorrente per riscaldare 1g di acqua distillata da 14.5°C a 15.5°C alla pressione media di un atmosfera; e il CALORE SPECIFICO, una caratteristica di ogni sostanza che rappresenta l’energia occorrente per innalzare di 1°C la temperatura di 1kg di quella sostanza.
Quindi le formule che ci interessano sono:
C = Q che si misura in: C = J (o cal) .
m · (t° kg · °C
Dove: C= calore specifico; Q= quantità di energia; m= massa della sostanza; (t°= gradiente di temperatura.
Possiamo notare che, se m= 1kg e (t° =1°C, il valore numerico di C corrisponde a quello di Q.
1 J = 0.24 cal. o anche: 1 cal = 4.186 J
Per determinare il calore associato alla variazione di temperatura della sostanza abbiamo utilizzato la seguente formula:
C= {Massa della sostanza (kg)}·{Variazione di temperatura (°C)}·
·{Calorie per 1g che ha variato la temperatura di 1°C }

Ovvero:
C = m(kg) · (t°(°C) · cal .
kg · °C
C = (273.21 – 31.91)g · 28.0°C· 1cal .
g · °C
Che semplificato darà come risultato in cal:
C = 241.13 g · 28°C · cal = 6756.4 cal
g · °C
Con l’applicazione di queste formule abbiamo potuto calcolare il numero di calorie per un grammo di candela, ovvero abbiamo diviso la quantità di calore per la quantità (in grammi) di candela consumata durante la combustione. Quindi:
Quantità di calore .
(massa iniziale candela – massa candela dopo la combustione)
ovvero con i nostri dati:
6756.4 cal . = 6756.4 cal . = 7.8·10³ cal/g
(42.09 - 41.22)g 0.87g
RISULTATI SPERIMENTALI DI CLASSE:
I risultati ottenuti da ogni gruppo sono tutti più o meno costanti e nello stesso ordine di grandezza ovvero 10³.
Gruppo N°
Cal/1g di candela
1
6.2·10³
2
7.8·10³
3
7.9·10³
4
7.1·10³
5
6.9·10³
6
5.4·10³
7
6.6·10³
CONCLUSIONE: Siamo riusciti a determinare la quantità di calore sviluppata da un cambiamento di fase e da una trasformazione chimica.
DISCUSSIONE DI CLASSE: discutendo tra di noi abbiamo raggiunto il punto che in ogni reazione c’è energia. Quindi abbiamo analizzato il caso della FOTOSINTESI CLOROFILLIANA, che in formula è: E + CO2 + H2O ( ZUCCHERI(GLUCOSIO) + O2
Dove: E = energia elettromagnetica; CO2 = anidride carbonica; H2O = acqua; O2 = ossigeno.
Questa reazione è molto importante per la vita in generale, sul nostro pianeta in quanto produce ossigeno, vitale per noi e per gran parte degli esseri viventi. Ma questa reazione ci fa riflettere anche su un altro fattore, ancora più importante, ovvero: il sole e quindi l’energia elettromagnetica senza la quale non sarebbe possibile la vita sul nostro pianeta
Scopriamo, osservando i risultati di classe, che questi sono costanti, quindi facendone la media otteniamo il risultato di 6.8·10³.
CONCLUSIONE DI CLASSE: in questo esperimento abbiamo potuto calcolare la quantità di calore sviluppata da un cambiamento di fase e da una trasformazione chimica.