Zadanie Zadanie 7.7.6: Doświadczalne wyznaczanie ciepła topnienia lodu

Kalorymetryczny pomiar utajonego ciepła topnienia lodu i procedura osuszania próbki.

Treść zadania

W celu wyznaczenia ciepła topnienia lodu do kalorymetru wlano

m_w = 200\,\text{g}

ciepłej wody o temperaturze początkowej

t_w = 40{,}0^\circ\text{C}

. Następnie wrzucono do niej kawałki lodu osuszone bibułą filtracyjną o temperaturze

t_l = 0^\circ\text{C}

i szczelnie zamknięto naczynie. Po całkowitym rozpuszczeniu lodu ustalona temperatura w kalorymetrze wyniosła

t_k = 16{,}0^\circ\text{C}

. Naczynie z zawartością zważono i stwierdzono, że łączna masa wody wzrosła do

m_c = 250\,\text{g}

. Przyjmij ciepło właściwe wody

c_w = 4200\,\frac{\text{J}}{\text{kg}\cdot\text{K}}

oraz pomiń straty energii do otoczenia i naczynia. **a)** Zapisz równanie bilansu cieplnego procesu. **b)** Oblicz ilość ciepła

Q_{\text{odd}}

oddanego przez początkową porcję ciepłej wody oraz ilość ciepła

Q_{\text{ogrz}}

pobranego na ogrzanie wody ze stopionego lodu do temperatury

t_k

. **c)** Oblicz doświadczalną wartość ciepła topnienia lodu

L_t

\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}

). **d)** Porównaj wynik z wartością tablicową (

L_{\text{tab}} = 334\,\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}

) i wyjaśnij, dlaczego przed wrzuceniem do kalorymetru lód osusza się bibułą.

**a)**

m_w c_w (t_w - t_k) = m_l L_t + m_l c_w t_k

**b)**

Q_{\text{odd}} = 20{,}16\,\text{kJ}

Q_{\text{ogrz}} = 3{,}36\,\text{kJ}

**c)**

L_t = 336\,\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}

**d)** Wynik różni się o zaledwie

0{,}6\%

; osuszanie zapobiega zawyżeniu masy lodu przez warstewkę stopionej wody.