^^Ferro caldo in acqua fredda, per studiare come la T equilibrio dipende dai corpi.

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Esp in 2 parole

  • 2 corpi a T ≠, a contatto termico,
  • isolati termicamente;
  • misurare la T di equilibrio termico.

Misurare cio' che serve per predirla.

Qui non si studia la tempistica (cinetica termica)

anche se si misura Tft, intanto che si controlla la T.
Per non stare con le mani in mano, e per descrivere piu' dettagliatamente il fenomeno.

Non si studia il il processo di equilibrio termico per intero:

si misura solo la Tft dell'acqua, e non quella del ferro, di cui si misura solo la T iniziale.

Per vedere la tempistica, ed il processo di equilibrio termico: esp, teoria

Esp in dettaglio

Riscaldare il ferro ad una T conosciuta

  

In pratica: ferro riscaldato nell'acqua bollente ha la T dell'acqua, misurata col termometro.

Attenzione: senza toccare il fondo (e i fianchi) della pentola, che sono a T maggiore dell'acqua.

Lettura finale T

 

Termometro

  

Materiali

  1. a) Blocchetti di acciaio. Numerati, individuare il proprio. (Spariti).

    b) Piedistalli: 415g.  c) 2017-18 nuovi blocchetti fatti da Edoardo, numerati, individuare il proprio: 330g.

  2. Vaschetta di polistirolo con coperchio forato per inserire il termometro.
  3. Termometro da 50 C, sensibilita' 0,1 C
  4. Cilindro graduato da 250 ml, e da 100ml
  5. Acqua
  6. Bastoncino (penna) per mescolare acqua.
    Non usare il termometro per mescolare, si rompe, e' delicato.

Procedimento

  1. Preparare acqua

    1. misurare Massa acqua.
    2. misurare Temperatura iniziale dell'acqua, messa nella vaschetta. E' la T iniziale dell'acqua, la T al tempo 0 (zero).
  2. Recarsi in 2 a prendere il ferro, uno con la vaschetta piena d'acqua, l'altro porta il coperchio ed il cronometro.
  3. Posare vaschetta sul tavolo, l'insegnante immerge il ferro
  4. Arrivare al proprio banco senza attardarsi per strada, ma senza correre.
    Attenzione al trasporto acqua, come in andata, anche se coperto non e' a tenuta.
  5. Appoggiare la vaschetta, immergere il termometro attraverso l'apposito foro nel coperchio.
  6. Scoperchiare senza estrarre il termometro dall'acqua, facendolo scorrere nel buco del coperchio
    1. mescolare l'acqua per uniformare T, con un bastoncino, 3 giri in un verso e 3 giri in verso opposto.
      • Non mescolare col termometro, si rompe.
    2. coperchiare
    3. dopo circa 30 secondi misurare la coppia abbinata t-T tempo-Temperatura, e registrarla.
  7. Ripetere l'operazione n. 6 fino a che la T si stabilizza. In pratica 10 minuti o poco piu'. Questa e' la T di equilibrio.

Accortezze, attenzioni

  1. Leggere il termometro in favore di luce, non controluce. Accertarsi di aver ben visto la scala: non confondere la tacca 0,2 con la 0,7, poiche' entrambe dopo una tacca lunga.
  2. Attenzione a non farsi confondere da eventuali diminuzioni di T dovute a incaute estrazioni del termometro od ai rimescolamenti che portano acqua fredda al termometro.

Una variazione all'esp e':

aspettare la diminuzione di T dovuta al flusso di calore verso l'ambiente, ma ci vuole troppo tempo rispetto a quello che abbiamo.

Per misurare M acqua

Per preparare la massa d'acqua, misurarne il volume Rem: 1g↔1ml.

Preparare tanta acqua quanto ferro, come massa: 330g.

Per diminuire l'errore:

l'errore e' 2+1 ml. Misurando solo col cilgrad250 sarebbe 2+2=4ml.

 

Formula T equilibrio. Teoria. >>>

   cA*MA*TA1 + cB*MB*TB1
TE
  cA*MA + cB*MB

Dati. Foglio di calc .ods

  g C C   C C adim
  M T1 TE   TE teorica D D%
A acqua 500 15,8 22,1   20,8 1,3 1,8
B ferro 320 89          

Legenda

T1    temperatura iniziale del corpo
M   massa del corpo
TE   temperatura di equilibrio termico dei 2 corpi

D% e' fatta rispetto alla massima ddT presente, che e' la ddT iniziale tra i 2 corpi: 89 - 15,8.

Conclusione

  1. Le misure e la previsione teorica concordano entro il 2%. Ottimo. Sara' un caso? bisognerebbe riprovare, o confrontare coi dati degli altri gruppi.
  2. La temperatura di equilibrio misurata e' leggermente maggiore di quella teorica. E' strano, poiche' le perdite di calore verso l'ambiente avrebbero dovuto produrne una minore.

 

Approfondimento. Da non riportare nella relazione.

Misurare T ambiente.

Sempre opportuno negli esp di termologia, non fa mai male.

Quanta acqua ?

Acqua per coprire

A sufficienza per coprire il corpo immerso, altrimenti il calore del corpo caldo non andra' all'acqua, ma all'ambiente; prima all'aria interna alla vaschetta, e questo e' il primo passo per attraversare le pareti della vaschetta ed arrivare all'ambiente esterno.

Acqua per migliorare la precisione della misura

Non troppa, non troppo poca.

Troppa: la sua T variera' di poco, per cui un piccolo errore nella misura della T, risulta in un elevato errore percentuale.

Poca: la sua T variera' di molto, salira' approssimandosi a quella del corpo immerso, diciamo 50C, cioe' a T >> Tamb  (T molto maggiore della T ambiente), per cui aumentera' la dispersione di calore verso l'esterno.

Come valutare se la misura e' buona o no ?

Dispersione maggiore, misura peggiore

Dispersione: e' la differenza tra le misure dei vari gruppi.

Se piu' misure che dovrebbero risultare uguali, sono invece diverse, significa che qualcosa non va.

Links

Calore specifico.

Massa scritta in minuscolo vs maiuscolo

   cA*mA*TA1 + cB*mB*TB1
TE
  cA*mA+ cB*mB

Alter espo tabella

Acqua Ferro    
MA1 TA1 MB1 TB1 T2  
500 15,8 320   22,1  

 

Versioni. Piedistallo ferro 415g, 600 g acqua

Per preparare 600g:

poiche' nel primo caso l'errore della misura e' 2+2+2=6, invece misurando nel cil grad da 1litro l'errore e' di 10 ml.

 

Guida ins

Dida

  1. 2B 2015 dopo questo esp ho fatto
  2. 2B 2013, ho fatto questo esp dopo esp Termoergometro. nella stessa ora, dalla cattedra.

Lo sviluppo dei calcoli si puo' fare in diversi direzioni

Dato i calori specifici

calcolare il calore fornito da un corpo e quello assorbito dall'altro, dovrebbeQA e QB

Titolo

  1. Ferro caldo in acqua fredda, per vedere la temperatura che fa. Allievi.
    c: originale
  2. Ferro "bollente" in acqua fredda, per vedere la temperatura che fa.
  3. c: 1mar2016 mi sembrano titoli troppo semplici, data la complessita' dell'esp (vedi teoria)
    1. Ferro caldo in acqua fredda, per studiare come la T equilibrio dipende dalle capacita' termiche.
      c: per dare uno scopo
    2. Ferro caldo in acqua fredda, misurando masse, temperature iniziali e temperatura di equilibrio
      c: questo e' neutro, dice cosa fare, ma non lo scopo.
    3. Ferro caldo in acqua fredda, per studiare come la T equilibrio dipende dai corpi in contatto.
      c: puo' essere una buona mediazione.
    4. Ferro caldo in acqua fredda, per studiare come la T equilibrio dipende dai corpi.
      c: ho abbreviato poiche' il titolo finiva su 2 righe, e poi forse e' meglio cosi'; "contatto" e' presupposto.

L'esp in 2 parole

notando come TE dipende da:

 

Talk

NomeFile

ferro_caldo_in_acqua_fredda_alv.htm  alv nel senso che l'esperimento e' fatto dagli allievi con piccole quantita', e non da cattedra con grandi quantita'.

 

Alter espo

      Ferro riscaldato nell'acqua bollente, senza toccare il fondo, affinche' abbia la temperatura dell'acqua, e non del fondo, e sia cosi' misurabile, essendo uguale a quella dell'acqua.
         
    Lettura della temperatura.
  1. Durante il raggiungimento dell'equilibrio termico.
  2. Alla fine, dopo aver mescolato l'acqua, per misurare la temperatura media.
 

 

 

  

L'esp in 2 parole

Si mettono a contatto termico 2 corpi a T ≠, isolandoli termicamente, e si aspetta che si equilibri stabilmente la T ad un valore intermedio, detto TF temperatura finale, o TE temperatura di equilibrio termico.

  

L'esp in 2 parole

Si mettono a contatto termico 2 corpi a T ≠, isolandoli termicamente, e si misura la T di equilibrio termico.

Si misura cio' che serve per predirla.

 

 

Procedimento

  1. misurare T ambiente.
    Sempre opportuno negli esp di termologia, non fa mai male.
  2. Preparazione acqua

    1. misurare M acqua.
    2. misurare T iniziale dell'acqua messa nella vaschetta. E' la T al tempo 0 (zero).
  3. Recarsi con la vaschetta piena d'acqua a prendere il ferro, portando il coperchio.
  4. L'insegnante immerge il ferro
  5. Arrivare al banco senza attardarsi per strada.
    Attenzione al trasporto acqua, come in andata, anche se coperto non e' a tenuta.
  6. Immergere il termometro attraverso l'apposito foro nel coperchio, e leggere-registrare la dipendenza t→T. Il tempo 0 e' quello dell'immersione, la sua T e' la T iniziale dell'acqua, misurata quando e' stata preparata. Misurare frequentemente per i primi 2 minuti, poi ogni 30 s.
    Leggere il termometro in favore di luce, non controluce. Accertarsi di aver ben visto la scala: non confondere la tacca 0,2 con la 0,7, poiche' entrambe dopo una tacca lunga.
  7. Ogni 2 minuti scoperchiare senza estrarre il termometro, e mescolare l'acqua per uniformare T, con un bastoncino, 3 giri in un senso, 3 giri in verso opposto. Mescolare col termometro lo rompe.
  8. L'esp termina quando T stabile. In pratica 10-12 minuti.
  9. Volendo essere piu' scrupolosi, aspettare la diminuzione di T dovuto al flusso di calore verso l'ambiente.