REFERAT FIZICA | Calorimetrie

Determinarea caldurii specifice a corpurilor solide
Notiuni teoretice

Deoarece cantitatea de caldura pe care o poate primi sau ceda un corp esteo forma de energie, ca unitate pentru masurarea ei in sistemul international [SI] se foloseste joulul. Cantitatea de caldura de 1 joule este echivaleanta cu lucrul mecanic efectuat de un newton pe distanta de 1 m. Adica 1 joule – 1N x m.

S-a constatat ca corpul de aceeasi masa dar formate din substante diferite au nevoie de un numar diferit de jouli pentru a-si ridica temperatura cu 1⁰ C. In sistemul international caldura specifica se masoara in joule/kgxgrad.

Produsul dintre masa m a unui corp si caldura lui specifica c se numeste « capacitate calorica « si se masoara in jouli/gram. Notand capacitatea calorica k putem scrie :
k = c x m jouli/gram


Observatie.
Pentru marimile calorice amintite mai sus se admite si utilizarea sistemultui C.G.S. Intre unitatile acestui sistem si cele ale sistemului international exista urmatoarele relatii :
+ pentru cantitatea de caldura :
  1 cal = 4,1868 J ; (1 J = 0,23885 cal)
+ pentru caldura specifica :
  1 cal/g grad = 4186,8 J/kg grad
  (1 J/kg grad = 10-3 0,23885 cal/g grad)
+ pentru capacitatea calorica :
  2 cal/grad = 4,1868 J/grad :
  ( 1 J/grad = 0,23885 cal/grad)

Descrierea aparatului.
Pentru determinarea caldurii specifice a unui corp se foloseste aparatul numit calorimetru. Calorimetrul propiu zis este un vas metallic care este izolat prin intermediul unor postamente izolatoare de vasul exterior. Uneori, pentru a micsora si mai mult schimbul de caldura cu exteriorul, cele doua vase se introduce intr-un vas mai mare cu peretii dubli. Intre peretii acestui vas se poate stabili o circulatie de apa la temperatura dorita. Aceste vase se acopera cu un capac format dintr-un material izolant, prevazut cu doua orificii.
Printr-unul din orificii se introduce in calorimetru un agitator cu ajutorul caruia se omogenizeaza temperatura lichidului, iar prin celalalt orificiu se introduce un termometru pentru masurarea temperaturii initiale si fimale ale lichidului din calorimetru.

Principiul metodei.
La bazadeterminarii caldurii specifiece a unui corp solid sta ecuatia calorimetrica.Aceasta este relatia care exprima echivalenta dintre cantitatea de caldura cedata de un corp cald si cantitatea de caldura primita de un corp mai rece, temperatura finala a celor doua corpuri aflate in contact fiind aceeasi.
Punerea in contact a celor doua corpuri de temperaturi diferite si masurarea temperaturii finale se realizeaza cu ajutorul calorimetrului descris mai sus. Daca introducem in calorimetru corpul de cercetat de masa m aflat la o temperatura t mai mare decat temperatura t₁ a apei din calorimetru, atunci cantitatea de caldura cedata de corp calorimetrului va fi data de relatia :

Unde : c – caldura specifica a corpului :
         – temperatura finala.

Cantitatea de caldura primita de calorimetru pentru a ajunge la temperatura  este data de relatia :

Unde : m₁ – masa apei din calorimetru ;
c₁ – caldura specifica a apei ;
k – capacitatea calorica a calorimetruli propiu zis, a agitatorului si a termometrului.
Deci k ( – t₁ ) reprezinta caldura absorbita de vasul calorimetrului, de agitator si de termometru. La echilibru cand avem :

de unde putem soate caldura specifica a corpului studiat :

Deci, cunoscand valorile k si c₁ ramane sa masuram m, m₁, t, t₁ si  care inlocuite in formula  calcularea caldurii specifice a corpului respectiv.



Observatie
Valoarea lui k se poate determina tot pe cale calorimetrica. Anume :
Peste apa de masa m1 din calorimetru, aflata la temperatura t₁, se toarna o alta cntitate m de apa aflata la o temperatura t > t₁ . Dupa ce echilibrul temperaturilor a fost stabilit avem satisfacuta urmatoarea ecuatie calorimetrica :
mc₁ ( t – ) = (m₁c₁ + k ) ( – t₁ )
unde :  – temperatura finala a amestecului ;
         c₁ – caldura specifica a apei ;
Din ecuatia mc₁ ( t – ) = (m₁c₁ + k ) (  – t₁ ), scoatem pentru k urmatoarea expresie :

Procedeul experimental:
1. Se determina masa apei din calorimetru si masa corpului studiat.
2. Se masoara temperatura apei din calorimetru inainte de introducerea corpului.
3. Se determina temperatura corpului de studiat introduandu-l intr-un vas cu apa incalzita a carei temperatura o determinam cu ajutorul termometrului. Se mentine corpul in acest vas pana cand se stabileste temperatura apei.
4. Se determina temperatura  in felul urmator : se introduce corpul in calorimetru si se agita lichidul cu ajutorul agitatorului pentru a uniformiza temperatura lui. Temperatura finala  va fi temperatura pentru care coloana de mercur a termometrului nu mai variaza ca lungime. Rezultatele experimentului se trec in tabelul urmator :

5. Se determina valoarea lui k dupa metoda descrisa mai sus, rezultatele trecandu-se intr-un tabel analog .
6. Cu ajutorul formulei  se calculeaza caldura specifica a corpului studiat.

Referat trimis de: Raducan Mihaela-Adriana 

NOTA IMPORTANTA: ARTICOLELE PUBLICATE IN PAGINA DE REFERATE AU SCOP DIDACTIC SI SUNT ELABORATE IN URMA UNEI DOCUMENTARI SUSTINUTE. ESTE STRICT INTERZISA PRELUAREA ARTICOLELOR DE PE SITE SI PREZENTAREA LOR LA ORELE DE CURS. Referatele din aceasta sectiune sunt trimise de diferiti colaboratori ai proiectului nostru. Referatele va sunt prezentate pentru COMPLETAREA STUDIULUI INDIVIDUAL, si va incurajam si sustinem sa faceti si voi altele noi bazate pe cercetari proprii.