Lavoro e Calore (parte A) PDF

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Esperienza di laboratorio - Lavoro e Calore (parte A)...

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Esperienza numero 10 TERMODINAMICA Lavoro-Calore 1. OBIETTIVI:

-Determinazione dell’equivalente meccanico della caloria

2. MATERIALI UTILIZZATI:

-apparecchio di Callendar -fune di rame -molla -acqua

STRUMENTI DI MISURA: -Termometro digitale (sensibilità 0.1°C) 3.ESECUZIONE DELLA PROVA E RACCOLTA DATI: Questa esperienza è sulla termodinamica ovvero la parte della fisica che si occupa delle reciproche trasformazioni energetiche tra energia meccanica ed energia termica. Uno dei più importanti studiosi è stato Joule che inventò una macchina chiamata macchina di joule.

Tramite questa macchina Joule faceva muovere in su e in giù i pesi in modo da far girare delle palette presenti nel contenitore dell’acqua scaldandola e rilevando la sua temperatura con un termometro. Joule iniziò però i suoi studi sulla termodinamica vedendo che per forare i cannoni

utilizzavano un raffreddamento ad acqua e quando questa veniva buttata sugli utensili si trasformava in vapore senza che però ci fosse alcuna combustione in atto. Tramite questa macchina egli capì che il lavoro poteva trasformarsi in energia termica e calcolò l’equivalente meccanico della caloria.

J=

L J = 4.186 Q KCal

La macchina che utilizzeremo nell’esperienza, macchina di Callendar, è basata sullo stesso principio di quella di Joule. ASSEMBLAGGIO: Tutti i componenti sono stati assemblati alla cattedra. Inizialmente bisogna tarare il calorimetro e, fatta questa operazione, si riempie d’acqua, si mette la fune di rame intorno al tamburo e si può iniziare l’esperienza. DISEGNO:

1. FERMO 2. MOLLA 3. FUNE DI RAME 4. TAMBURO 5. PESO FASI DELL’ESPERIENZA: a) Tarare il calorimetro calcolando la massa equivalente

b) c) d) e) f) g) h) i)

Mettere l’acqua nel calorimetro (tamburo) Attaccare, tramite la molla la fune di rame al fermo Avvolgere, in parte, la fune di rame intorno al tamburo Attaccare all’altra estremità della fune un peso Rilevare la temperatura Far fare un certo numero di giri al tamburo Rilevare la temperatura dopo il movimento Eseguire tutte le operazioni

TABELLA DI RACCOLTA DATI: m1 m2

m1

Calcoli per la massa equivalente m2 t1 t2

g 40

n 0 1 2 3 4 5

Acqua calda Acqua fredda

g 40

D mm

π

50,0

3,1

°C 73,9

te

°C 18,7

M g

g m/s

5000,0

9,8

2

°C 31

m3

ti

tf

g

°C 0,0 20,0 22,0 23,0 24,5 26,3

°C 0,0 21,5 23,0 24,5 26,3 28,4

0,0

100,0

90,0

Cs Kcal/(°C*Kg)

1,0

4. ELABORAZIONE DATI E RISULTATI OTTENUTI:

Con i dati rilevati dobbiamo calcolare la massa equivalente ( me = −( m1 + m2 

t e − t2 t e − t1

) ) che ci

servirà nel calcolo del calore. Fatto questo calcoliamo il lavoro ( L = (m  g    D )  n ). Ora ci serve calcolare la massa ( m = m3 + me ) e il ∆t ( t = t f − ti ). A questo punto possiamo calcolare il calore ( Q = m  Cs  t ). Fatto questo calcoliamo l’equivalente meccanico della caloria ( J = RISULTATI OTTENUTI:

L ). Q

1 2 3 4 5

me g

L J

m g

-28,53

770,09

61,47

∆t °C 1,50 1,00 1,50 1,80 2,10

∆Q Kcal 0,09 0,06 0,09 0,11 0,13

J J/Kcal 8352,08 12528,12 8352,08 6960,07 5965,77

5. CONCLUSIONI: l’esperienza non è uscita correttamente perché l’equivalente meccanico della caloria dovrebbe essere 4.186 J/Kcal mentre in questa esperienza ci risulta un numero molto più elvato....