Trasformazione del lavoro meccanico in calore

TRASFORMAZIONE DEL LAVORO MECCANICO IN CALORE: Brolese Giulia IV B TRASFORMAZIONE DEL LAVORO MECCANICO IN CALORE: Obiettivo: Materiali - calorimetro di Callender Termometro (sensibilità: 0.2 °C) fettuccia di rame acqua molla solido (m1= 5 Kg) bilancia (sensibilità: 1 g) Procedimento: Riempire il calorimetro con una data quantità d'acqua ; Calcolare tramite l'utilizzo del termometro la temperatura iniziale dell'acqua (T1) ed in seguito la massa (mH2O); Calcolare, con l'utilizzo della bilancia elettronica, la massa della fettuccia e del calorimetro (mcal + mfet) Calcolare il diametro del calorimetro (d): in questo caso è necessario compiere più di una misura ed in seguito calcolare il valor medio delle misure rilevate. Avvolgere accuratamente il calorimetro con la fettuccia di rame, fissata per un' estremità ad una molla e per l'altra ad un peso (m1). A questo punto è necessario compiere un determinato numero di giri del calorimetro (tramite un'apposita manovella collegata al sistema). Alle conclusione di questo procedimento si misura la temperatura dell'acqua all'interno del calorimetro (T2) e si effettuano i calcoli, atti a determinare il rapporto tra lavoro e calore (L/dQ). Dati Massa dell'acqua: mH2O= 58.66 g Temperatura iniziale (H2O): T1= 23.4 °C Temperatura finale (H2O): T2 = 28 °C Diametro del calorimetro: d1= 46.7 mm d (medio)= 46.65 mm =0.04665 m d2= 46.6 mm Massa del calorimetro + massa fettuccia Cu : mcal + mfet= 127.88 g Massa del solido: m1= 5 Kg Numero di giri compiuti: n°giri= 200 Calcoli A) Calcolo del Lavoro: L = G x x (Lavoro è il prodotto scalare tra massa G e spostamento x) G= m1 . g = 5 Kg . 9.81 m/s2= 49 N x= n°giri . ?.d = 200 . ?. 0.04665 m= 29.531 m L= 1447.019 j Calcolo del calore: dQ= (CH2O. mH2O + E1 + E2) . (T2-T1) [E1 = (mcal + mfet ) . Ccu] Ccu=0.092 cal/g °C [ E2 = 0.8 cal/°C] dQ= (1 cal/g°C . 58.66g + 11.765g + 0.8 cal/g°C) (28 °C - 23.4°C)= 327.635 cal Rapporto tra lavoro e calore: L / dQ = 1447.019 N / 327.635 cal/°C= 4.416 j/cal Calcolo dell'errore percentuale: 4.184 - 4.416 e% = x ??? ? ??? ? ????? Conclusioni: Con questo esperimento si è potuto calcolare l'equivalente meccanico del calore. Questo viene indicato usualmente con la lettera J, ed è il rapporto numerico costante tra le due grandezze fisiche omogenee calore e lavoro. In una qualunque trasformazione di un sistema termodinamico, il rapporto tra la quantità di calore Q e di lavoro L scambiati dal sistema con l'esterno è indipendente dal particolare tipo di sistema, e vale L/Q = J = 4,184 j/cal. Continua »