Riconoscimento di una sostanza attraverso determinazione del suo calore specifico

SCOPO: Riconoscimento del materiale di cui è costituito un provino mediante la determinazione del suo calore specifico.

ELENCO MATERIALI:
• Fornellino (a gas) di Bunsen;
• Retina spargifiamma;
• Treppiede;
• Becker;
• Calorimetro delle mescolanze;
• Un provino diverso per ogni gruppo.

ELENCO STRUMENTI:
• Termometro1 portata 150°C, sensibilità ± 1°C
• Termometro2 portata 30°C, sensibilità ± 0,2°C

MODO DI PROCEDERE:
Per prima cosa abbiamo portato a ebollizione (che mediante il termometro1 abbiamo misurato a 98°C poiché c’era bassa pressione a causa del maltempo) 100g di acqua dentro un becker, posizionato sopra una retina spargifiamma (utilizzata per far sì che il calore si diffondesse in egual modo su tutta la superficie del becker a contatto con la retina), posta su di un treppiede, riscaldando il tutto attraverso il fornellino di Bunsen. Arrivati alla temperatura di ebollizione abbiamo osservato che la temperatura si manteneva costante anche se il fornellino continuava a fornire calore e abbiamo immerso i provini per qualche minuto per far sì che raggiungessero la temperatura dell’acqua(t2). Poi con il termometro2 abbiamo misurato la temperatura dei 100g di acqua contenuti nel calorimetro (t1).

Successivamente abbiamo travasato il provino dal becker al calorimetro e dopo alcuni minuti abbiamo misurato la temperatura di equilibrio (te) che una volta raggiunta si è mantenuta costante. Dopo attraverso l’equazione fondamentale della calorimetria abbiamo calcolato il calore assorbito dall’acqua e da tutte le componenti del calorimetro,per far ciò abbiamo aggiunto alla massa di acqua presente nel calorimetro l’equivalente in acqua di esso (e), perché non solo l’acqua assorbe il calore ma anche tutte le parti del calorimetro e per far sì che il calore assorbito sia uguale a quello ceduto dobbiamo aggiungere alla massa d’acqua anche la massa del calorimetro considerata in acqua. Infine per determinare il metallo di cui era fatto il provino, avevamo bisogno del calore specifico allora siamo ricorsi alla formula inversa dell’equazione fondamentale della calorimetria, però non siamo riusciti, con i risultati ottenuti, a determinare quale metallo fosse il metallo del provino.

T.R.D.
Gruppo m(metallo) [g] m(HO) [g] t1 [°C] t2 [°C] te[°C] cs(HO) [J/ g°C]
1 100 98±1 21,8±0,2 27,2±0,2 4,186

2 63,61 100 98±1 21,0±0,2 23,0±0,2 4,186
3 57,17 100 98±1 21,8±0,2 23,8±0,2 4,186

FORMULE, CALCOLI E GRAFICI:
Qa1= m × cs × Δt = (m + e) × cs(HO) × (te- t2) = 110 × 4,186 × 5,4 = 2486,48 [J]
Qa2= m × cs × Δt = (m + e) × cs(HO) × (te- t2) = 110 × 4,186 × 2 = 920,92 [J]
Qa3 = m × cs × Δt = (m + e) × cs(HO) × (te- t2) = 110 × 4,186 ×2 = 920,92 [J]
cs1(metallo) = Q/m × Δt = Q/ m(metallo)×(t1-t2) = 2486,48/ ×70,8 = 0, [J/g°C]
cs2(metallo) = Q/m × Δt = Q/ m(metallo)×(t1-t2) = 920,92/63,61×77 = 0,188 [J/g°C]
cs3(metallo) = Q/m × Δt = Q/ m(metallo)×(t1-t2) = 920,92/57,17×76,8 = 0,211 [J/g°C]
T.E.D.
Gruppo cs sperimentale [J/g°C] cs teorico [J/g°C]
1 0,355
2 0,188 0,175
3 0,211 0,175

CONCLUSIONI:
Dai risultati ottenuti posiamo osservare che il calore specifico sperimentale è diverso da quello teorico perché durante i vari passaggi dell’esperimento ci sono stati diversi errori che non hanno fatto verificare esattamente i valori:
1. La dispersione di calore da parte provino dal passaggio dal becker al calorimetro, poiché la temperatura della stanza era minore.
2. La temperatura del provino non è certo se fosse esattamente uguale a quella dell’acqua.

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