Calorimetrie: amestecarea caldului cu recele

1 · Prezice

Un bloc de aluminiu fierbinte este lăsat în apă mai rece. Dacă folosești un bloc de aluminiu mai mare (mai multă masă) la aceeași temperatură de pornire, temperatura finală de echilibru urcă sau coboară?

• Un bloc cald mai mare ridică temperatura finală de echilibru.
• Un bloc cald mai mare coboară temperatura finală de echilibru.
• Temperatura finală nu depinde de masa blocului de aluminiu.

2 · Montaj

1. Deschide presetarea hot-cold-mix și apasă Resetează. 1 kg de apă la 290 K (body1) se va amesteca cu un bloc de aluminiu la 400 K (body2).
2. Activează citirea temperaturii de echilibru.
3. Setează masa blocului de aluminiu pentru fiecare încercare și înregistrează temperatura de echilibru.

3 · Colectează date

Plotează temperatura de echilibru T_eq (axa y) în funcție de masa aluminiului m₂ (axa x) pentru cele trei încercări.

4 · Analizează

1. Pentru o încercare, calculează T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂) folosind apa m₁ = 1 kg, c₁ = 4186 J/(kg·K), T₁ = 290 K, și aluminiul c₂ = 900 J/(kg·K), T₂ = 400 K. Compară cu tabelul.
2. Explică de ce creșterea masei blocului cald trage temperatura de echilibru mai sus, deși capacitatea lui calorică specifică (900 J/(kg·K)) este mult mai mică decât a apei (4186 J/(kg·K)).

5 · Extinde

1. Apa are o capacitate calorică specifică neobișnuit de mare comparată cu majoritatea materialelor. Explică de ce climele de coastă tind să aibă oscilații de temperatură mai blânde decât zonele din interior, folosind aceeași idee de balanță energetică ca acest experiment.
2. Căldura pierdută de blocul de aluminiu ar trebui să egaleze exact căldura câștigată de apă (conservarea energiei, presupunând că nu sunt pierderi spre mediu). Pentru o încercare, verifică asta folosind Q = mcΔT pentru fiecare corp.

Fizica din spatele acestui experiment

← Înapoi la experiment

138 de fișe de laborator de fizică tipăribile gratuit