Interazione termica ed equilibrio termico

Materie:	Appunti
Categoria:	Fisica
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Data:	08.02.2006
Numero di pagine:	7
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Laboratorio di Fisica/Chimica
Esperienza del:
Indicatore
Giudizio
Alunno: Simone Ruggeri

18/01/2006
Contenuti

Classe: 1^ H







Esposizione/

Propr. Ling.

Componenti gruppo di lavoro:


Applicazioni/

Pasqualini Edoardo,Chiarello Jessica,Lancioni Luca,Taddei Giordano.
Esempi





Estetica/

Grafica

Votazione:

Titolo: Equilibrio termico ed Interazione termica
Scopo: Verificare lo scambio di calore e l’interazione termica fra due corpi, misurare la temperatura di equilibrio direttamente e indirettamente e infine confrontare i due valori ottenuti.
Materiali:Calorimetro,Termometro,Spruzzetta,Acqua, Becher grande(300mL),Becher piccolo(100mL).
NOME DELLO STRUMENTO
GRANDEZZA MISURATA
SENSIBILITA'
CAMPO DI MISURA
Termometro
Temperatura
1 °C
-15 °C ÷ 150°C
Becher piccolo
Volume
1 mL
50 mL ÷ 100 mL
Becher grande
Volume
1 mL
100 mL ÷ 300 mL
Schema:
Calorimetro

Procedimento:
Questa esperienza è stata svolta in 3 parti:
1) Masse uguali a temperatura diversa.
2) Masse diverse alla stessa temperatura.
3) Masse diverse a temperatura diversa
1^Parte:Masse uguali a temperature diverse

1) Determinare i volumi dell’ acqua presente nei 2 becher
2) Misurare la temperatura dell’acqua contenuta nel becher piccolo e nel becher grande.
3) Introdurre nel becher più grande l’acqua del becher più piccolo.
4) Determinare la temperatura d’equilibrio
2^Parte:Masse diverse alla stessa temperatura
1) Determinare i volumi delle due quantità d’acqua
2) Misurare la temperatura dell’acqua contenuta nel becher grande e nel calorimetro
3) Mescolare le due quantità d’acqua all’interno del calorimetro
4) Determinare la temperatura d’equilibrio
3^Parte: Masse diverse a temperature diverse
1) Determinare i volumi delle due quantità d’acqua
2) Misurare la temperatura dell’acqua contenuta nel becher e nel calorimetro.
3) Mescolare le due quantità d’acqua all’interno del calorimetro
4) Misurare la temperatura d’equilibrio
Dati:
1^Parte:Masse uguali a temperature diverse
Acqua fredda
Acqua calda
V
t
V
t
t eq
mL
°C
mL
°C
°C
100 ± 1
14 ± 1
100 ± 1
14 ± 1
32 ± 1
2^Parte:Masse diverse alla stessa temperatura
Acqua fredda
Acqua calda
V
t
V
t
t eq
mL
°C
mL
°C
°C
100 ± 1
14 ± 1
150 ± 1
47 ± 1
14 ± 1
3^Parte:Masse diverse a temperature diverse
Acqua fredda
Acqua calda
V
t
V
t
t eq
mL
°C
mL
°C
°C
100 ± 1
14 ± 1
50 ± 1
47 ± 1
25 ± 1
Elaborazione:
1^Parte:Masse diverse alla stessa temperatura
Calcolo della temperatura d’equilibrio
Legenda:
(m1 + m2) ∙ t = n
(m1 + m2) = d
V=Volume
m=massa
d=densità
t eq =temperatura di equilibrio
m = V ∙ d
m1 = 100 mL ∙ 1 g / cm3 = 100 g
m2 = 150 mL ∙ 1 g / cm3 = 150 g
t eq = [(m1 + m2) ∙ t] / (m1 + m2)
t eq = [(100 g + 150 g) ∙ 14 °C] / (100 g + 150 g) = 14 °C
Calcolo degli errori
E ass (m1 + m2) = E ass (m1) + E ass (m2)
E ass (m1 + m2) = 1 g + 1 g = 2 g
E rel (m1 + m2) = E ass (m1+ m2) / (m1 + m2)
E rel (m1 + m2) = 2 g / (100 g + 150 g) = 0,008
E rel (t) = E ass (t) / t
E rel (t) = 1 °C / 14 °C = 0,07
E rel (n) = E rel (m1 + m2) + E rel (t)
E rel (n) = 0,008 + 0,07 = 0,078
E rel (d) = [E ass (m1) + E ass (m2)] / (m1 + m2)
E rel (d) = [1 g + 1 g] / (100 g + 150 g) = 0,008
E ass (t eq) = [E rel (n) + E rel (d)] ∙ t eq
E ass (t eq) = [0,078 + 0,008] ∙ 14 °C = 1,2 °C
2^Parte:Masse uguali a temperatura diversa
Calcolo della temperatura d’equilibrio
m = V ∙ d
m1 = 100 mL ∙ 1 g / cm3 = 100 g
m2 = 100 mL ∙ 1 g / cm3 = 100 g
t eq = (t1 + t2) / 2
t eq = (14 °C + 47 °C) / 2 = 30,5 °C
Calcolo degli errori
E ass (t eq) = E ass (t1) + E ass (t2)
E ass (t eq) = 1 °C + 1°C = 2 °C
3^ParteMasse diverse a temperatura diversa
Calcolo della temperatura d’equilibrio
m = V ∙ d
m1 = 100 mL ∙ 1 g / cm3 = 100 g
m2 = 50 mL ∙ 1 g / cm3 = 50 g
t eq = (t1 ∙ m1 + t2 ∙ m2) / m1 + m2
t eq = (14 °C ∙ 100 g + 47 °C ∙ 50 g) / (100 g + 50 g) = 25 °C
Osservazioni:
Il calorimetro che abbiamo usato per le prove non è del tutto isolato questo comporta il calcolo degli errori nelle prove dove è stato usato, inoltre il calorimetro non è stato usato come strumento di misura.
Durante il mescolamento dei liquidi nel calorimetro, occorre miscelare il tutto, in modo che il calore di uno dei due fluidi si distribuisca uniformemente.
Esempi / confronti con la realtà:
Se mescoliamo dell’olio a bassa temperatura con dell’acqua a temperatura più alta, questi corpi entrano in interazione termica, cioè vuol dire che il corpo più freddo acquista calore dal secondo più caldo, che successivamente lo cede a quello più freddo.
Un confronto con la realtà è quello di quando due mani,una più calda e l’altra più fredda si stringono,tra di loro c’è un interazione termica,cioè,la mano più calda cede calore a quella più fredda e viceversa,fino a raggiungere un equilibrio termico.
Conclusioni:
Nella prima prova, la temperatura d’equilibrio corrisponde con la temperatura iniziale dei corpi perché la temperatura a cui si trovano i due fluidi è la stessa. Anche nella terza prova i valori della temperatura misurata e calcolata corrispondono, invece nella seconda prova la temperatura misurata si discosta di circa 1,5 °C da quella calcolata.
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Laboratorio di Fisica/Chimica
Esperienza del:
Indicatore
Giudizio
Alunno: Simone Ruggeri

18/01/2006
Contenuti

Classe: 1^ H







Esposizione/

Propr. Ling.

Componenti gruppo di lavoro:


Applicazioni/

Pasqualini Edoardo,Chiarello Jessica,Lancioni Luca,Taddei Giordano.
Esempi





Estetica/

Grafica

Votazione:

Titolo: Equilibrio termico ed Interazione termica
Scopo: Verificare lo scambio di calore e l’interazione termica fra due corpi, misurare la temperatura di equilibrio direttamente e indirettamente e infine confrontare i due valori ottenuti.
Materiali:Calorimetro,Termometro,Spruzzetta,Acqua, Becher grande(300mL),Becher piccolo(100mL).
NOME DELLO STRUMENTO
GRANDEZZA MISURATA
SENSIBILITA'
CAMPO DI MISURA
Termometro
Temperatura
1 °C
-15 °C ÷ 150°C
Becher piccolo
Volume
1 mL
50 mL ÷ 100 mL
Becher grande
Volume
1 mL
100 mL ÷ 300 mL
Schema:
Calorimetro

Procedimento:
Questa esperienza è stata svolta in 3 parti:
1) Masse uguali a temperatura diversa.
2) Masse diverse alla stessa temperatura.
3) Masse diverse a temperatura diversa
1^Parte:Masse uguali a temperature diverse

1) Determinare i volumi dell’ acqua presente nei 2 becher
2) Misurare la temperatura dell’acqua contenuta nel becher piccolo e nel becher grande.
3) Introdurre nel becher più grande l’acqua del becher più piccolo.
4) Determinare la temperatura d’equilibrio
2^Parte:Masse diverse alla stessa temperatura
1) Determinare i volumi delle due quantità d’acqua
2) Misurare la temperatura dell’acqua contenuta nel becher grande e nel calorimetro
3) Mescolare le due quantità d’acqua all’interno del calorimetro
4) Determinare la temperatura d’equilibrio
3^Parte: Masse diverse a temperature diverse
1) Determinare i volumi delle due quantità d’acqua
2) Misurare la temperatura dell’acqua contenuta nel becher e nel calorimetro.
3) Mescolare le due quantità d’acqua all’interno del calorimetro
4) Misurare la temperatura d’equilibrio
Dati:
1^Parte:Masse uguali a temperature diverse
Acqua fredda
Acqua calda
V
t
V
t
t eq
mL
°C
mL
°C
°C
100 ± 1
14 ± 1
100 ± 1
14 ± 1
32 ± 1
2^Parte:Masse diverse alla stessa temperatura
Acqua fredda
Acqua calda
V
t
V
t
t eq
mL
°C
mL
°C
°C
100 ± 1
14 ± 1
150 ± 1
47 ± 1
14 ± 1
3^Parte:Masse diverse a temperature diverse
Acqua fredda
Acqua calda
V
t
V
t
t eq
mL
°C
mL
°C
°C
100 ± 1
14 ± 1
50 ± 1
47 ± 1
25 ± 1
Elaborazione:
1^Parte:Masse diverse alla stessa temperatura
Calcolo della temperatura d’equilibrio
Legenda:
(m1 + m2) ∙ t = n
(m1 + m2) = d
V=Volume
m=massa
d=densità
t eq =temperatura di equilibrio
m = V ∙ d
m1 = 100 mL ∙ 1 g / cm3 = 100 g
m2 = 150 mL ∙ 1 g / cm3 = 150 g
t eq = [(m1 + m2) ∙ t] / (m1 + m2)
t eq = [(100 g + 150 g) ∙ 14 °C] / (100 g + 150 g) = 14 °C
Calcolo degli errori
E ass (m1 + m2) = E ass (m1) + E ass (m2)
E ass (m1 + m2) = 1 g + 1 g = 2 g
E rel (m1 + m2) = E ass (m1+ m2) / (m1 + m2)
E rel (m1 + m2) = 2 g / (100 g + 150 g) = 0,008
E rel (t) = E ass (t) / t
E rel (t) = 1 °C / 14 °C = 0,07
E rel (n) = E rel (m1 + m2) + E rel (t)
E rel (n) = 0,008 + 0,07 = 0,078
E rel (d) = [E ass (m1) + E ass (m2)] / (m1 + m2)
E rel (d) = [1 g + 1 g] / (100 g + 150 g) = 0,008
E ass (t eq) = [E rel (n) + E rel (d)] ∙ t eq
E ass (t eq) = [0,078 + 0,008] ∙ 14 °C = 1,2 °C
2^Parte:Masse uguali a temperatura diversa
Calcolo della temperatura d’equilibrio
m = V ∙ d
m1 = 100 mL ∙ 1 g / cm3 = 100 g
m2 = 100 mL ∙ 1 g / cm3 = 100 g
t eq = (t1 + t2) / 2
t eq = (14 °C + 47 °C) / 2 = 30,5 °C
Calcolo degli errori
E ass (t eq) = E ass (t1) + E ass (t2)
E ass (t eq) = 1 °C + 1°C = 2 °C
3^ParteMasse diverse a temperatura diversa
Calcolo della temperatura d’equilibrio
m = V ∙ d
m1 = 100 mL ∙ 1 g / cm3 = 100 g
m2 = 50 mL ∙ 1 g / cm3 = 50 g
t eq = (t1 ∙ m1 + t2 ∙ m2) / m1 + m2
t eq = (14 °C ∙ 100 g + 47 °C ∙ 50 g) / (100 g + 50 g) = 25 °C
Osservazioni:
Il calorimetro che abbiamo usato per le prove non è del tutto isolato questo comporta il calcolo degli errori nelle prove dove è stato usato, inoltre il calorimetro non è stato usato come strumento di misura.
Durante il mescolamento dei liquidi nel calorimetro, occorre miscelare il tutto, in modo che il calore di uno dei due fluidi si distribuisca uniformemente.
Esempi / confronti con la realtà:
Se mescoliamo dell’olio a bassa temperatura con dell’acqua a temperatura più alta, questi corpi entrano in interazione termica, cioè vuol dire che il corpo più freddo acquista calore dal secondo più caldo, che successivamente lo cede a quello più freddo.
Un confronto con la realtà è quello di quando due mani,una più calda e l’altra più fredda si stringono,tra di loro c’è un interazione termica,cioè,la mano più calda cede calore a quella più fredda e viceversa,fino a raggiungere un equilibrio termico.
Conclusioni:
Nella prima prova, la temperatura d’equilibrio corrisponde con la temperatura iniziale dei corpi perché la temperatura a cui si trovano i due fluidi è la stessa. Anche nella terza prova i valori della temperatura misurata e calcolata corrispondono, invece nella seconda prova la temperatura misurata si discosta di circa 1,5 °C da quella calcolata.
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