^^Miscele di acqua a temperature diverse, per studiare la temperatura di equilibrio.

Scopo

Prevedere la temperatura di equilibrio termico, misurando massa e temperatura iniziali dei corpi, e confrontarla con quella misurata.

Teoria

  1. Il vantaggio delle miscele e' la brevita' per raggiungere l'equilibrio termico, diciamo 30 secondi, anche meno mescolando un po'.
  2. Per linguaggio colorito diciamo "acqua fredda e calda", in linguaggio fisico e': "acque di diversa temperatura", cioe' esplicita che la legge vale per qualsiasi coppia di temperature, es "acqua bollente e caldissima".

 

La temperatura
di equilibrio termico

      

Masse uguali

 

  TA + TB
TE
  2
 
         

Formula generale

 

   MA*TA + MB*TB
TE
  MA + MB

Materiali e strumenti

  1. acqua fredda, a temperatura ambiente. 2 litri in bottiglia di plastica.
  2. acqua calda; 0,5 litri; in becher di vetro.
  3. cilindro graduato da 100 ml
  4. 2 termometri: 1 da 100 °C per l'acqua calda, 1 da 50 °C per l'acqua fredda.

  5. bicchiere di plastica per facilitare i travasi.
  6. recipiente in cui miscelare

Procedimento in teoria. Per 1 misura.

  1. misurare volume e temperatura di un corpo d'acqua
  2. idem per l'altro corpo
  3. miscelare
  4. misurare la temperatura risultante

Vincoli al procedimento

  1. Misurare la temperatura direttamente nel cilindro graduato da 250 e'  impossibile se non si ha il termometro lungo, quindi e' meglio avere 2 recipienti di acqua, in cui e' versata l'acqua.
  2. Minimizzare le dispersioni di calore.
    1. Meno tempo, meno dispersioni. Prima progettare la sequenza operativa per evitare indecisioni durante, poi fare, velocemente con calma.
    2. Se un corpo deve rimanere in attesa, e' meglio che sia quello con la temperatura piu' vicina a quella ambiente.
  3. Se si usano 2 termometri, occorre confrontare le loro misure, per poterle correggere rendendole coerenti, come per il tempo segnato da diversi orologi.
  4. L'acqua calda a disposizione e limitata.

Procedimento in pratica

 

Misure

Elab

 

Calda

Fredda

 

 

 

  g °C g °C °C °C  
N MA T1A MB T1B TE TEt D%
1 40   40        
2 80   80        
3 40   60        
4 100   100        
5 40   20        
6 60   60        
   Per fare piu' velocemente si puo' usare il risultato di una miscela come corpo iniziale di una successiva. Qui le righe pari usano come corpo iniziale il risultato della riga precedente.

Dati. Foglio calcolo .ods

Conclusione

Differenze troppo varie: in valore assoluto, in segno, intra e inter operatore.
La differenza dovrebbe essere negativa, cioe' la temperatura misurata minore della previsione, a causa dispersioni calore. Probabilmente il procedimento e' stato irregolare, sempre diverso dalla volta precedente.

Occorre migliorare.

 

 


Approfondimento. Da non mettere in relazione.
 

Scopo

Prevedere la temperatura di equilibrio termico.

2 corpi in contatto termico finiscono con una temperatura di equilibrio, le condizioni iniziali dei corpi determinano la temperatura di equilibrio termico.

 

Procedimento Grassi_2013

  1. Misuro la temperatura dell'acqua calda e fredda
  2. Misuro una determinata quantita' d'acqua calda e fredda
  3. Misuro la temperatura dell'acqua mescolata.
  4. Mescolo l'acqua mescolata con una determinata quantita' di acqua fredda
  5. Butto via e ripeto con diverse quantita' di acqua.

 

Titolo allievi

Valori_2012 Acqua fredda vs acqua calda
Grassi_2012 Acqua calda vs acqua fredda.

Titolo

  1. Mescolare acqua a temperature diverse, per vedere la temperatura che fa.
  2. Acqua calda in acqua fredda.
  3. Acqua calda in acqua fredda, per vedere la temperatura che fa.
    c: E' stato il titolo iniziale; rivedendolo a fine anno mi e' sembrato troppo colloquiale, soprattutto per il "caldo e freddo" invece che "temperatura".
  4. Miscele di acqua a temperature diverse, per studiare la temperatura di equilibrio.

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Alter espo

La temperatura di equilibrio termico

 

Masse uguali

 

  TA + TB
TE
  2
 
         

Formula generale

 

   MA*TA + MB*TB
TE
  MA + MB