Inhoud
"Warmte" vertegenwoordigt de thermische energie van moleculen in een stof. Water bevriest bij 0 graden Celsius. Maar de temperatuur van een ijsblokje kan daar ver onder liggen. Wanneer een ijsblokje uit een vriezer wordt verwijderd, neemt de temperatuur van de kubussen toe naarmate het warmte uit de omgeving absorbeert. Maar zodra het ijsblokje 0 ° C bereikt, begint het te smelten en blijft de temperatuur tijdens het smeltproces op 0, hoewel het ijsblokje warmte blijft absorberen. Dit gebeurt omdat de thermische energie die wordt geabsorbeerd door het ijsblokje wordt verbruikt door watermoleculen die tijdens het smelten van elkaar worden gescheiden.
De hoeveelheid warmte die tijdens de smeltfase door een vaste stof wordt geabsorbeerd, staat bekend als de latente smeltwarmte en wordt gemeten via calorimetrie.
Gegevensverzameling
Plaats een lege piepschuimbeker op een weegschaal en noteer de massa van de lege beker in grammen. Vul de beker vervolgens met ongeveer 100 ml gedestilleerd water. Breng de gevulde beker weer in balans en noteer het gewicht van de beker en water samen.
Plaats een thermometer in het water in de beker, wacht ongeveer 5 minuten totdat de thermometer tot thermisch evenwicht met het water komt en noteer vervolgens de temperatuur van het water als de begintemperatuur.
Plaats twee of drie ijsblokjes op een papieren handdoek om eventueel vloeibaar water op de oppervlakken van de kubussen te verwijderen en breng de kubussen vervolgens snel over in de piepschuimbeker. Roer het mengsel voorzichtig met de thermometer. Bekijk de temperatuurmeting op de thermometer. Het zou bijna onmiddellijk moeten beginnen te vallen. Blijf roeren en noteer de laagste temperatuur die op de thermometer is aangegeven voordat de temperatuur begint te stijgen. Noteer deze waarde als de 'eindtemperatuur'.
Verwijder de thermometer en plaats de piepschuimbeker weer in de balans en noteer de massa van de beker, water en gesmolten ijs samen.
berekeningen
Bepaal de massa water in de beker door de massa van de lege beker af te trekken van het gewicht van de beker en water samen, zoals verzameld in stap 1. Bijvoorbeeld, als de lege beker 3,1 gram woog en de beker en water samen 106,5 wogen gram, vervolgens was de massa van het water 106,5 - 3,1 = 103,4 g.
Bereken de temperatuurverandering van het water door de initiële watertemperatuur af te trekken van de uiteindelijke watertemperatuur. Dus als de begintemperatuur 24,5 ° C en de eindtemperatuur 19,2 ° C was, dan is deltaT = 19,2 - 24,5 = -5,3 C.
Bereken de warmte, q, verwijderd uit het water volgens de vergelijking q = mc (deltaT), waarbij m en delta de massa- en temperatuurverandering van het water vertegenwoordigen, en c staat voor de specifieke warmtecapaciteit van water, of 4.184 joules per gram per graad Celsius, of 4.187 J / gC. Voortgaand op het voorbeeld van stappen 1 en 2, q = ms (deltaT) = 103,4 g * 4.184 J / g-C * -5.3 C = -2293 J. Dit vertegenwoordigt de warmte die uit het water is verwijderd, vandaar het negatieve teken. Volgens de wetten van de thermodynamica betekent dit dat de ijsblokjes in het water + 2293 J warmte absorbeerden.
Bepaal de massa van de ijsblokjes door de massa van de beker en water van de massa van de beker, water en ijsblokjes samen af te trekken. Als de beker, water en ijs samen 110,4 g wogen, was de massa van de ijsblokjes 110,4 g - 103,4 g = 7,0 g.
Vind de latente smeltwarmte, Lf, volgens Lf = q ÷ m door de warmte, q, geabsorbeerd door het ijs, zoals bepaald in stap 3, te delen door de massa van ijs, m, bepaald in stap 4. In dit geval , Lf = q / m = 2293 J ÷ 7,0 g = 328 J / g. Vergelijk uw experimentele resultaat met de geaccepteerde waarde van 333,5 J / g.