Relazione di Laboratorio di Fisica
Classe 4^ S
Il Calore Latente
Gruppo di Marco BARDINI, Laura CAVAZZINI, Giovanni GARULLI, Simona LONGHI
Materiale occorrente:
Calorimetro Pasco in polistirolo, con coperchio “di fortuna” in spugna
Tre becher
Fornelletto elettrico montato su base ad “H”
Termometro
Cubetti di ghiaccio
Neve
Acqua
Pipetta graduata
Esecuzione dell'esperienza
Per prima cosa abbiamo pesato i becher in modo da poter poi calcolare la quantità di
acqua nel becher semplicemente pesandolo (non abbiamo potuto usare il tasto “tara” della
bilancia per motivi organizzativi); il becher grande (quello contenuto nel calorimetro) è
risultato avere una massa di 104.23g, mentre quello più piccolo aveva massa pari a 64.33g.
In seguito abbiamo montato il fornello elettrico sulla base ad “H” e vi abbiamo posto sopra
un terzo becher contenente circa 300ml di acqua. Abbiamo poi messo il ghiaccio in una
bacinella contenente acqua allo scopo di alzare la temperatura del ghiaccio a 0 gradi,
poiché la temperatura del ghiaccio inizialmente potrebbe essere inferiore e quindi il calore
sottratto dalla fusione del ghiaccio risulterebbe maggiore del calore latente effettivo.
Successivamente abbiamo prelevato circa 100ml di acqua calda dal becher che era sul
fornello servendoci di una pipetta, li abbiamo versati nel becher grande e lo abbiamo
pesato; abbiamo sottratto la tara al peso del becher ed abbiamo quindi osservato che la
quantità di acqua introdotta era 110.32g . Abbiamo poi inserito il becher grande nel
calorimetro e atteso il raggiungimento dell'equilibrio termico controllando costantemente
la temperatura con il termometro e tenendo coperto il calorimetro per evitare la
dispersione del calore; a equilibri raggiunto la temperatura misurata era di 65.7°C.
Successivamente abbiamo preso dalla bacinella un cubetto di ghiaccio e dopo averlo
pesato lo abbiamo introdotto nel calorimetro (la massa misurata era di 35.66g). Abbiamo
nuovamente atteso il raggiungimento dell'equilibrio termico ed abbiamo infine misurato la
temperatura a equilibrio raggiunto, che è risultata di 36.6°C.
Abbiamo ripetuto l'esperienza utilizzando 34.52g di neve prelevata in cortile. In questo
caso abbiamo utilizzato 120.83g di acqua calda alla temperatura di 65.9°C e la temperatura
finale misurata è stata di 38.0°C.
Come ultima cosa abbiamo effettuato le misurazioni per il calcolo dell'equivalente in
acqua del calorimetro, che è risultato pari a:
m (T −T f )−m2 (T f −T 2) 94.83g⋅(4.1° C−24.1 ° C )−145.98g⋅(24.1 ° C−35.8 ° C)
meq = 1 1
=
=16g
(T f −T 2)
(24.1 ° C−35.8 ° C )
(considerando come corpo n°2 l'acqua a contatto con il calorimetro e come corpo n°1
l'acqua fredda aggiunta in seguito).
Elaborazione dei dati e calcolo del calore latente
Lo scopo dell'esperienza è calcolare il calore latente di fusione del ghiaccio. Per calcolarlo
dobbiamo partire dalla seguente relazione (consideriamo come corpo n° 1 il ghiaccio
introdotto e come corpo n° 2 l'acqua nel calorimetro):
∣Q cal∣+∣Q2∣=∣Q1∣+∣Q fusione∣
che andando a sostituire diventa:
(meq +m2 )⋅c⋅( T 2−T f )=m1⋅c⋅(T f −T 1)+Q fusione
Q fusione =( meq+m2)⋅c⋅(T 2−T f )−m1⋅c⋅(T f −T 1)
J
Q fusione =((0.016Kg+0.11032Kg )⋅(65.7° C−36.6° C )−0.03566Kg⋅(36.6 ° C −0 ° C))⋅4186
Kg⋅K
Q fusione =9923.98J
Possiamo ora calcolare il calore latente λ dividendo il calore di fusione per la massa del
cubetto di ghiaccio:
Q fusione 9923.98J
kJ
λ=
=
=278.3
m
0.03566Kg
Kg
Applichiamo ora di nuovo la stessa formula utilizzando però i dati raccolti utilizzando la
neve al posto del ghiaccio:
J
Q fusione =((0.016Kg+0.12083Kg)⋅(65.9 ° C−38.0 ° C )−0.03452Kg⋅(38.0 ° C−0 ° C ))⋅4186
Kg⋅K
Q fusione =10489.26J
Q
10489.26J
kJ
λ= fusione =
=304
m
0.03452Kg
Kg
Conclusioni
L'obbiettivo di questa esperienza era calcolare sulla base di misure sperimentali il calore
latente di fusione del ghiaccio, che dai valori tabulati sappiamo essere di 333.5kJ/Kg.
I risultati da noi ottenuti, ossia 278kJ/Kg per il ghiaccio e 304kJ/Kg per la neve, si
avvicinano abbastanza al valore teorico e quindi nel complesso possiamo considerare
riuscita l'esperienza.
La differenza tra i valori da noi calcolati ed il valore teorico non è elevatissima, dato che si
mantiene di un ordine al di sotto dell'ordine di grandezza della misura, ma rimane
comunque non trascurabile; riteniamo che queste imprecisioni siano dovute, oltre che alle
incertezze sulle misurazioni, agli errori sistematici che possono essere presenti nella
strumentazione e alle dispersioni di calore, soprattutto all'elevata incertezza della misura
dell'equivalente in acqua del calorimetro, oltre alle imperfezioni nel comportamento del
calorimetro stesso.
