Calorimetria: barrejar calent i fred

1 · Prediu

Un bloc calent d'alumini cau en aigua més freda. Si fas servir un bloc d'alumini més gran (més massa) a la mateixa temperatura inicial, la temperatura final d'equilibri puja o baixa?

• Un bloc calent més gran puja la temperatura final d'equilibri.
• Un bloc calent més gran baixa la temperatura final d'equilibri.
• La temperatura final no depèn de la massa del bloc d'alumini.

2 · Configura

1. Obre el predefinit «Calorimetria» i prem Restableix. 1 kg d'aigua a 290 K (body1) es barrejarà amb un bloc d'alumini a 400 K (body2).
2. Activa la lectura de temperatura d'equilibri.
3. Defineix la massa del bloc d'alumini per a cada prova i enregistra la temperatura d'equilibri.

3 · Recull dades

Representa la temperatura d'equilibri T_eq (eix y) contra la massa d'alumini m₂ (eix x) per a les tres proves.

4 · Analitza

1. Per a una prova, calcula T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂) amb aigua m₁ = 1 kg, c₁ = 4186 J/(kg·K), T₁ = 290 K, i alumini c₂ = 900 J/(kg·K), T₂ = 400 K. Compara-ho amb la taula.
2. Explica per què incrementar la massa del bloc calent estira la temperatura d'equilibri cap amunt, tot i que la seva calor específica (900 J/(kg·K)) és molt més baixa que la de l'aigua (4186 J/(kg·K)).

5 · Amplia

1. L'aigua té una calor específica inusualment alta comparada amb la majoria de materials. Explica per què els climes costaners tenen oscil·lacions de temperatura més suaus que les zones de l'interior, amb la mateixa idea de balanç d'energia que aquest experiment.
2. La calor perduda pel bloc d'alumini hauria d'igualar exactament la guanyada per l'aigua (conservació de l'energia, suposant cap pèrdua a l'entorn). Per a una prova, verifica-ho amb Q = mcΔT per a cada cos.

La física al darrere d'aquest experiment

← Torna a l'experiment

138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles