Liceo scientifico Galileo Galilei, Classe 3H Simone Zito, Andrea Gravante, Giovanni Giuliana
Esperienza in laboratorio: Il calore specifico
Abstract: Determinazione sperimentale del calore specifico di alcuni metalli
Il calorimetro delle mescolanze è lo strumento usato per determinare i
calori specifici e i calori latenti delle sostanze. Si tratta di un thermos con le
pareti rivestite da un materiale isolante in modo da rendere minima la
dispersione di calore. Il coperchio ermetico è dotato di due fori che
consentono l’introduzione di un termometro e di un agitatore per
uniformare la temperatura del liquido contenuto all’interno.
Nel calorimetro sia contenuta una massa d’acqua m1 ad una temperatura t1. Se mettiamo nel
calorimetro un oggetto di metallo di massa m2 ad una temperatura t2 t1 , dopo un certo tempo,
viene raggiunta la temperatura di equilibrio te.
La quantità di calore ceduta dall’oggetto di metallo m2 è:
Q2 c2 m2 (t2 te )
dove c2 è il calore specifico del metallo. In assenza di dispersioni Q2 dovrebbe essere uguale alla
quantità di calore Q1 assorbita dalla massa di acqua m1 avente calore specifico c1:
Q1 c1m1 (te t1 )
pertanto il calore specifico del metallo è determinabile dalla relazione:
(1)
c2
c1m1 (te t1 )
m2 (t2 te )
Materiali
Corpo calorimetrico
Calibro ventesimale
Bilancia
Calorimetro delle mescolanze
Acqua
Fornellino elettrico o a gas
Becker
Cilindro graduato
Termometro (in gallismo)
Procedimento
1. Calcolare massa, diametro e altezza del corpo
2. Prendere un quantitativo d’acqua con i cilindri graduati e versarlo
nel calorimetro
3. Calcolare la temperatura iniziale dell’acqua
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4. Prendere un ulteriore quantitativo d’acqua con il becker e, attraverso le sorgenti termiche,
portarlo a temperatura di ebollizione
5. Immergere il corpo in esame nell’acqua in ebollizione fino al raggiungimento della sua
temperatura di equilibrio
6. Togliere il corpo immerso e porlo rapidamente all’interno del calorimetro
7. Mescolare per mantenere costante il calore
8. Dopo qualche minuto misurare la temperatura di equilibrio
raggiunta
9. Calcolare il ΔT del corpo e dell’acqua presente nel calorimetro
10. Porre l’uguaglianza fra l’espressioni dei rispettivi calori
11. Risolvere l’incognita dell’equazione ottenuta, ottenendo il calore
specifico del corpo in esame
12. Calcolare la densità del corpo
13. Confrontare i due dati e definire il materiale del corpo
14. Calcolare l’errore percentuale per accertare la validità
dell’esperienza
Dati, Calcoli e formule
Dati
Dati del corpo:
d= 4,4 cm, r= 2,2cm
h= 4,6 cm
m2= 199g
Ti2= 100°C (temperatura di ebollizione dell’acqua)
Dati dell’acqua:
m1= 250 g
Ti1= 20°C (temperatura ambiente)
Te (temperatura di equilibrio)= 31°
Formule e calcoli
Calcolo del calore specifico
Q2 c2 m2 (t2 te )
Q 1= Q 2
Q1 c1m1 (te t1 )
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(1)
c2
c1m1 (te t1 )
m2 (t2 te )
c2 =
4186 0,25 11
= 838,3
0,199 69
Calcolo della Densità
Ab (area di base)= r2π
Ab= (2,2)2 x 3,14 = 15,19 cm3
V= Abh
V=15,19 x 4,62= 70,21 cm3
D(densità)= m/V
D= 199/70,21= 2,83 g/cm3
Confrontando i due risultati ottenuti, si desume che il calore specifico e la densità del corpo in esame
corrispondono a quelli dell’alluminio con un lieve margine di errore (Cs= 896)
Calcolo errore percentuale
896-838= 58
58:896=x:100
x=
58 100
= 6,47%
896
Conclusione
Il calore specifico calcolato corrisponde con un margine di errore del 6,47% a quello dell’alluminio;
poiché l’errore percentuale del calcolo è sotto il 10%, l’esperienza può ritenersi valida.
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Diagramma di flusso
