Costante di tempo di un termometro e Misura del calore

Termodinamica e laboratorio : esperienza 1 (2009-20010)
Misura della costante di tempo, del termometro e del calore latente di fusione
Strumenti a disposizione:
- Calorimetro delle mescolanze (termos, agitatore, termometro a mercurio)
- Cronometro con risoluzione temporale di 0.01 s
1 - Misura della costante di tempo, del termometro a mercurio
T1 : temperatura del termos con acqua calda, T2 : temperatura del termos con acqua fredda
T(t) : temperatura del termometro all’istante t, τ : costante di tempo del termometro
La temperatura indicata dal termometro, inizialmente a temperatura T2=T(0), una volta immerso in un
termos con acqua a temperatura T1, varia secondo la legge temporale:
τ = costante di tempo del termometro = tempo necessario affinchè la differenza T1-T(t) si riduca a 1/e =
1/2.718 del valore iniziale T1-T2
Graficando:
T1=T(οο)
T (t) = T1 − (T1 − T (0)).e
T(τ)
−
t
τ
T(t)
T (τ ) = T1 −
T(0)
0
τ
2τ
3τ
4τ
T1 − T (0)
e
5τ
t
E’ possibile misurare i tempi per ogni prefissato valore di temperatura oppure leggere i valori di T a
prefissati istanti di tempo. Fare prove preliminari per decidere la strategia di misura.
.- Ripetere più volte la serie di misure per verificare riproducibilità del τ.
N.B. assicurarsi che il termometro vada in equilibrio termico quando immerso nel bagno freddo
2 - Misura del calore latente di fusione:
Utilizzando un calorimetro delle mescolanze, per ricavare λf si utilizza la equazione:
(M*+Ma)ca(Ta-Θ) =λfMg+caMg(Θ-Tf)
Ma massa dell’acqua, M* massa equivalente in aqua del calorimetro, Mg massa del ghiaccio, Ta
temperatura dell’acqua, Θ temperatura finale di equilibrio, ca il calore specifico dell’acqua
Si suggerisce di usare una massa d’acqua di ~200 g ad una temperatura di circa ~40 °C e
~70 g di ghiaccio. Assumere coma valore del massa equivalente in acqua M* = 25+5 g.
N.B. Verificare la presenza di perdite di calore misurandole temperature in funzione del tempo.
N.B. cosa succede se si usa un contenitore qualunque invece del termos?