Termodinamica SISTEMA TERMOLOGIA AL4862.10 Questo sistema introduce i concetti fondamentali della termodinamica, permette esperimenti sul calore ed aiuta a realizzare una valutazione quantitativa sugli argomenti che introducono allo studio della termodinamica. Leggi e principi trattati: radiazione termica, ebollizione e condensazione, calorimetro e legge di Joule, legge di Dalton sulle pressioni parziali, equilibrio termico di miscele di liquidi, evaporazione di due liquidi differenti, espansione del ghiaccio, punti di riferimento del termometro, equazione e legge di Fourier, sensibilità al calore e legge di Locke, espansione lineare di un solido, bulbo dell’igrometro asciutto e bagnato, umidità relativa, psicrometria e contenuto di umidità, legge di Newton del riscaldamento e del raffreddamento, transizioni di fase, principio di funzionamento del bollitore di Franklin, soluzioni sature e sovrassature, differenti fenomeni in soluzione a differenti temperature, calore specifico, agitazione termica, conduzione ed espansione, termostato e termocoppie, effetto di Peltier-Seebeck. Componenti principali: termometro, multimetro digitale con termocoppia, beakers, beuta da vuoto, cilindro graduato, provettone da centrifuga, grasso al silicone, tubo in silicone, tubo sagomato ad “U”, calorimetro con dispositivo per la legge di Joule, cavi di collegamento, serie di tappi in gomma e blocchetti in paraffina, tubi in acciaio e in alluminio per l’espansione termica lineare, barre sagomate ad “U” in alluminio, ottone, acciaio, con differenti diametri, cilindri per calore specifico, bunsen con bomboletta, treppiede di sostegno e retina spargifiamma, comparatore 1/100 mm con supporto, bollitore di Franklin, permanganato di potassio, strisce bimetalliche con contatti elettrici, base multiuso universale, supporto multifunzione con asta e pinza. Elenco degli esperimenti dettagliati nel manuale di istruzioni: sensibilità al calore ed equilibrio termico, misurazione del coefficiente di espansione volumetrica dell’acqua, punti fissi del termometro, misurazione della temperatura con una termocoppia di tipo T, espansione lineare di un solido, coefficiente di espansione del ferro e dell’ottone, esempio di utilizzo di un termostato, misurazione del punto di ebollizione dell’alcol, ebollizione al di sopra ed al di sotto della pressione atmosferica, misura del calore di evaporazione dell’acqua, il grafico della solidificazione della paraffina, soluzioni sature e sovrassature, bulbo dell’igrometro asciutto e bagnato, espansione dell’aria a pressione costante, convezione termica in un fluido, conduttività termica nel ferro, nell’ottone, nell’alluminio e nel rame, conduzione del calore attraverso l’acqua, assorbimento della radiazione termica, isolamento termico, costruzione di un semplice vaso Dewar, riscaldamento di differenti quantità di liquido, capacità termica specifica di liquidi e solidi, temperatura di equilibrio di miscele di liquidi, capacità termica del calorimetro, conversione dell’energia meccanica in energia termica, effetto Joule, espansione del ghiaccio, calore latente di evaporazione dell’acqua, evaporazione di due differenti liquidi, innalzamento del punto di ebollizione. Valigetta termologia TA-2 La sorgente di calore, la naftalina, l’acqua e il ghiaccio sono i soli componenti mancanti. 40 MT09972 Questa valigetta contiene tutto il materiale necessario per l’esecuzione di 35 esperienze riguardanti i seguenti argomenti Termometria: Calore e temperatura, verifica di un termometro, bilama metallica. Calorimetria: Bilancio termico, potere calorifico, valore in acqua del calorimetro, curva di riscaldamento di un liquido, verifica di un bilancio termico, calore specifico di un solido, calore specifico di un liquido. Dilatazione lineare di un solido, di un liquido, di un gas, anomalia dell’acqua, anello di Gravesande. Cambiamento di stato: cambiamento di stato dell’acqua, sublimazione, punto di fusione del ghiaccio, punto di ebollizione di un liquido, miscele frigorifere, curve di fusione e di solidificazione, condensazione del vapore, distillazione, condensazione, punto di ebollizione e di congelamento di una soluzione, influenza della pressione sul punto di ebollizione. Propagazione del calore: in un solido per conduzione, nei liquidi e nei gas per convezione, per irraggiamento, assorbimento del calore conduttività termica dell’acqua. Trasformazione di energia: Trasformazione calore/lavoro, macchina termica, trasformazione dell’energia da elettrica in termica. Accessori consigliati: Pyromaxi® 500W/750 °C Naftalina (conf. 500 g) www.mlsystems.it MT10045 MT595500 Termodinamica Studio della legge di Boyle e Mariotte NL1555 Serve a dimostrare la relazione esistente tra pressione e volume. L’apparecchio è costituito da un cilindro in plexiglass con graduazione volumetrica , un pistone con guarnizioni e un’asta filettata completa di manopola. Un manometro misura la pressione all’interno del cilindro. Dimensioni del cilindro Øxh 40x300 mm L’apparecchio è predisposto per il collegamento al sensore di pressione. Esperienza online Interfaccia LabQ, Software LP, sensore di pressione. DeltaVi MT02538 Questa esperienza permette di verificare la formula pv = cost mantenendo la temperatura costante. Il sistema è composto da una cameretta in ABS completa di stantuffo regolato da vite manopola ad avanzamento micrometrico per la variazione del volume; ad un giro della manopola corrisponde 1 cm3 di volume con la precisione di 0,01 cm3. Accessorio non indispensabile: Pallone da 100 ml a fondo piatto MT06998 Con questo pallone opzionale si aumenta il volume della cameretta. Kit 2a legge di Gay Lussac (Charles) Esperienza online : Interfaccia LabQ o LabPro, Software LP, sensore di temperatura, sensore di pressione. Esperienza online: Interfaccia LabQ, Software LP, sensore di pressione per gas DeltaTi ML2534S Set 4 barrette conduttive MT03150 Questa esperienza permette di verificare la formula P = f (T) a V = cost ovvero la seconda legge di Gay Lussac. L’apparecchio è costituito da una cameretta in rame completa di tubature per raccordo a sonda termometrica e sonda barometrica. Il sistema viene fornito completo di tappo forato in gomma per l’inserimento della sonda di temperatura. Dim. : h x Ø 175 x 42 mm Contiene un supporto porta barrette e 4 barrette, coperte di un materiale termosensibile, rendendo così visualizzabile la differente velocità di propagazione del calore. Le barrette sono di materiale differente: Ferro, Alluminio, Rame, Ottone. Basta immergere le barrette in acqua calda e visualizzare la differente conduzione termica Le barrette sono riutilizzabili e non richiedono alcuna fiamma. Esperienza online Interfaccia LabQ, Software LP, sensore di temperatura, sensore di pressione per gas. Legge di Gay Lussac Apparecchio legge di Boyle ML2424 L’attrezzatura consente di realizzare esercitazioni per la verifica della legge sui gas PV=nRT. Il kit comprende un matraccio Erlenmeyer da 250 ml e una serie di tappi, tubi e pinze per l’espletamento delle esperienze. Valigetta “leggi dei gas” Il kit contiene gli strumenti necessari per la dimostrazione delle tre leggi fondamentali dei gas. • Legge di Boyle, • Legge di Charles • Legge di Gay Lussac Le apparecchiature utilizzate non contengono mercurio e sono molto semplici da assemblare. - 1 cilindro da 500 ml con tappo - 1 pipetta graduata 10 ml con tubo TC30.011 - 1 becher 1000 ml 1 termometro -10÷110 °C 1 fiala da 50 ml con supporto 2 pinze metalliche 1 siringa 60 ml 1 disco di gomma antiscivolo 1 manometro 0÷1600 mm H2O 1 manometro 0 ÷ 4 bar 1 spruzzetta 1 agitatore in plastica 1 guanti in lattice 1 occhiale di protezione AL4187.19 La forma essenziale dell’apparecchio da un approccio naturale alle basi empiriche della legge di Boyle; esso diviene un modo semplice di avvicinare il lato sperimentale della fisica ed introdurre a vista i concetti di vuoto, pressione, densità, ecc. Componenti principali Supporto verticale con guide laterali e scala in mm Coppia di supporti scorrevoli Contenitore tubolare, graduato, in vetro Tubo flessibile trasparente con vaso di espansione da un lato ed aperto dall’altro lato. Leggi e principi investigati: Legge di Boyle e pressione atmosferica. Il tubo riempito con mercurio e collegato ad un serba- www.mlsystems.it toio chiuso permette di studiare le sostanze aeriformi nel contenitore di espansione; innalzando o abbassando l’altra estremità del tubo, si ottiene la compressione o la rarefazione del gas: pv = cost (legge di Boyle-Mariotte) Il prodotto della pressione e del volume di un gas è costante quando la temperatura è fissata. La variazione della colonna di mercurio implica una simultanea variazione del volume occupato dalla sostanza. L’apparato può anche essere usato per determinare la pressione atmosferica. Il mercurio, grazie all’alta densità ed alla pressione di vapore saturo molto bassa, a temperatura normale, permette un’immediata misura della pressione atmosferica: il barometro di Torricelli. É indispensabile: Mercurio (500 ml) AL4207.55 41 Termodinamica Calorimetro infrangibile MS1051 Apparecchio per la dilatazione, tipo Gunther Ampolla termica in vetro isolante da 500 ml e involucro esterno in polipropilene infrangibile. Completo di coperchio in bachelite, agitatore e tappo forato per termometro. Accessori per calorimetro serie MS: Dispositivo calorimetrico “J” MS1053 Coperchio addizionale con resistenza da 2 ~ 3 Ω , boccole per spine da 4 mm, agitatore e tappo forato per il termometro. In alternativa l’intero calorimetro: Calorimetro infrangibile completo MS1052 É identico al modello MS1051 ma fornito con un solo coperchio completo di agitatore, tappo forato, resistenza elettrica e boccole per spine da 4 mm. Accessorio consigliato: Termometro 0÷50 °C Calorimetro ad alta precisione a vaso Dewar MT00174 MT02621 Questo calorimetro è particolarmente indicato per uno studio approfondito della calorimetria. Un collare in materiale plastico separa la parte metallica da quella in vetro. La capacità utile del vaso è di 500 ml. Il corpo è in alluminio e il vaso Dewar in vetro. Il valore in acqua del calorimetro con l’agitatore è 14,7 kcal/°C Calore massa Al: 0,214 kcal/kg-1 x k-1 Calore massa vetro 0,84 kcal/kg-1 x k-1 Accessori consigliati: Termometro -1 ÷ +50 °C Riscaldatore a immersione da 500 W La stessa esperienza si può effettuare utilizzando e dimostrando la legge di Joule Alimentatore 6/12 V-5 A Reostato da 3,3 Ω 320 W Serie di 4 resistenze ad immersione (0,5-1-2-5 Ω) pag. 68 MT10018 Generatore di vapore MS1020 Composto da un pentolino da 500 ml con valvola di sicurezza e coperchio provvisto di beccuccio per tubo di gomma, ganci di sicurezza ed anello zavorra che consente lo sfiato del vapore in caso di aumento o della pressione. Piastra termica 300W/220V MS1021 Adatta per l’utilizzo del generatore di vapore Pirometro ad alcool ST3805 Per evidenziare la dilatazione lineare dei solidi. Un indice mobile su una scala graduata consente di apprezzare la dilatazione di una barretta metallica riscaldata. Completo di vaschetta porta alcool e di tre barrette rispettivamente di Ferro, Alluminio e Ottone. Apparecchio di Callendar MS0050 Questo apparecchio permette di misurare la quantità di calore prodotta da un lavoro. L’apparecchio comprende un calorimetro ad acqua (Ø 50 mm), una treccia di nylon, una manovella, un peso da 5 Kg e un termometro. pag. 66 PR322/3,3 MT03988 in materiale plastico di Ø 40 mm completi di boccole per spine da 4 mm Cassetta di Ingehnousz ST3908 Apparecchio in fase di modifica Vaschetta completa di 5 aste di materiali diversi: alluminio, rame, ottone, ferro e zinco. Bilama da dimostrazione Calorimetro con resistenza Calorimetro senza resistenza P65010 Completo di agitatore e tappo forato, coperchio per resistenze. Corpo int. ed esterno in alluminio, volume esterno 500 ml, utile 200 ml Anello di Gravesande Diametro dell’anello 2,5 cm ST3831 MT02462 Una bilama metallica viene ricoperta da una resistenza elettrica. Collegando il sistema ad una sorgente elettrica si ottiene un ciclo alternato di dilatazione e contrazione. P65011 Completo di agitatore, tappo forato per il termometro, coperchio con resistenza elettrica da 2 ~ 3 Ω e boccole per spine da 4 mm. Corpo interno ed esterno in alluminio. Volume esterno 500 ml, utile 200 ml 42 A-4200.22 Strumento ideale per la determinazione del coefficiente di dilatazione dei liquidi. Un micrometro a vite, montato alla estremità opposta al punto di ingresso del vapore, serve a misurare le variazioni di lunghezza dell’asta; la temperatura sarà leggibile , tramite un termometro fornito in dotazione, un multimetro, non fornito, segnalerà di volta in volta l’esatto punto di contatto fra asta e micrometro. L’apparecchio comprende tre aste da 50 cm di materiale diverso (ottone, alluminio e ferro), il supporto porta aste con micrometro ed un termometro a mercurio. Modulo leggi di Boyle e Charles MT02798 Due sensori per-mettono di misurare istante per istante le variazioni di tempera-tura, e di pressione, due multimetri possono fornire i corrispondenti valori; con un semplice phon ad aria calda è possibile ottenere la variazione di temperatura, variando inoltre il valore del volume, tramite il pistoncino, è possibile studiare le leggi ed ottenere una stima dello zero assoluto della temperatura. Uscita di tipo analogica: 1 mV/mbar e 10mV/ °C Accessori necessari: 2 Multimetri ed una alimentazione di 15Vdc www.mlsystems.it Termodinamica Motore Stirling trasparente BU10050 Dimostrazione qualitativa e quantitativa del ciclo Stirling. Finalità sperimentali: Registrazione del diagramma PV utilizzandolo come macchina termica Registrazione del diagramma PV utilizzandolo come pompa di calore e come macchina refrigerante Determinazione sperimentale della potenza meccanica ed elettrica in funzione della velocità Il motore Stirling può essere utilizzato in tre modi diversi: come macchina termica, come pompa di calore e come macchina refrigerante. Il cilindro ed il pistone di spostamento sono in vetro resistente al calore; il cilindro, il volano, la corona dentata e la copertura dell’ingranaggio sono in vetro acrilico e ciò permette la chiara osservazione degli eventi nel tempo; gli alberi a gomito sono montati su cuscinetti a sfere e sono in acciaio temperato; i bilancieri sono in plastica resistente all’usura. Nel vetro del cilindro (in pyrex) di compressione (caldaietta), sono incassate delle prese di misura della temperatura davanti e dietro il pistone, per poter misurare le differenze di temperatura durante il funzionamento come pompa di calore o come macchina refrigerante e non è in garanzia; la larga corona dentata, in vetro acrilico, riporta dei punti serigrafati da utilizzare per la misura del numero di giri con l’utilizzo di una fotocellula. Per la registrazione del Determinazione sperimentale dell’efficienza Determinazione delle differenze di temperatura durante il funzionamento come pompa di calore e come macchina refrigerante Accessorio consigliato: Misuratore di Watt e Joule MT22022 Questo motore si può collegare con l’interfaccia LabQ (a 100.000 campionamenti al secondo e con le sonde Vernier diagramma PV è possibile rilevare la pressione nel cilindro tramite un punto di misura mediante una connessione per tubo flessibile; la puleggia di trasmissione può essere registrata al pistone o lasciata libera e serve per misurare la corsa del pistone ed il corrispondente volume. Il sistema motore-generatore, tramite una puleggia doppia, permette la conversione dell’energia meccanica prodotta in energia elettrica e permette inoltre di fare accendere una lampada integrata nel sistema o di produrre energia elettrica per il funzionamento, come pompa di calore o come macchina refrigerante, secondo la direzione di rotazione del motore Stirling. Per la produzione del calore viene fornita in dotazione una lampada ad alcol. Caratteristiche tecniche: Unità generatore-motore: 12 VDC max - Potenza del motore Stirling: ~ 1 W Dimensioni: 300 x 220 x 160 mm - Peso: 1,6 kg Kit di interfacciamento per motore Stirling ML1052 Questo kit comprende una intelaiatura, non mostrata in figura, utile per il sostegno dei sensori, una bandierina per il rilevamento della posizione del pistone e tutti gli accessori necessari per il corretto funzionamento. Viene fornito un CD con tutte le informazioni per il montaggio, per eseguire la sperimentazione e per ottenere il diagramma P-V. La caldaietta in vetro Pyrex non è in garanzia. Per l’interfacciamento occorre: Interfaccia LabQ (a 100.000 camp/sec), software LP, sensore di pressione, sensore di posizione e due sensori di temperatura. Motore Stirling a bassa temperatura BU10060 Per illustrare il funzionamento e la struttura del principio di un motore Stirling. Il cilindro di lavoro è realizzato in vetro di precisione, il cilindro di compressione e il volano in vetro acrilico; ciò consente di osservare bene i movimenti del cilindro di lavoro, del meccanismo di compressione e dell'azionamento a manovella. Albero a gomiti e biella con cuscinetti di precisione a sfera miniaturizzati. Grazie al rivestimento nero opaco della piastra superiore, questo motore Stirling può essere utilizzato come motore solare. Volano: Ø 110 mm Funziona col calore della mano Ngiri: ca. 80 giri/min con Δt 10 ºC Per mettere in moto il motore Stirling a Dimensioni: 138 mm x 110 mm Ø Cella solare da dimostrazione LW0150 E’ composta da 4 celle solari in silicio, una volta illuminate dal sole, o da una lampada di 150W, riescono a fornire energia per fare girare il motore elettrico incorporato nell’asse del pannello. Radiometro di Crooke JS1524 Per trasformare energia raggiante in energia cinetica nel campo dell’ infrarosso e dello spettro visibile bassa temperatura è sufficiente il calore della mano dell'uomo, per cui è necessaria una differenza di temperatura di appena 5° C circa tra piastra di base e piastra superiore www.mlsystems.it Ventilatore solare MT04472 Questo piccolo ventilatore rappresenta la trasformazione di energia solare in energia meccanica tramite l’utilizzo di un motorino elettrico. Il sistema permette di caricare due pile da 1,5 V tipo R6. 43