^^Termoergometro. Esp.

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Apparato sperimentale.
Termoergometro

 

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Obiettivo

Misurare col termoergometro quanto calore viene prodotto dal lavoro della forza di attrito.

Lo strumento: il termoergometro di Callender

Occorre realizzare un apparato sperimentale in cui sia misurabile il calore prodotto ed il lavoro fatto per produrlo.

Il termoergometro di Callender scalda l'acqua ruotando il contenitore cilindrico in rame sul suo asse, facendone cosi' sfregare la superficie laterale col filo che la avvolge con qualche spira.

  1. Misura del calore prodotto. Q=C∆T

    Contenitore e acqua funzionano da calorimetro.

  2. Misura del lavoro fatto L=Fs  J=Nm

    e' misurato dalla forza di attrito e dalla lunghezza dello sfregamento, cioe' lo spostamento relativo tra le 2 superfici a contatto.

    1. La forza di attrito e' misurata in quanto uguale al peso che sostiene durante l'azione di sfregamento.
    2. s = LcN   Lc Lunghezza circonferenza, Numero di giri

Teoria

L'attrito e' il fenomeno piu' semplice e comune che trasforma lavoro in calore.

Il calore prodotto e' proporzionale al lavoro fatto, e' evidente in un fenomeno ciclico, es sfregare le mani tra loro.

Un fatto fondante il principio di conservazione dell'energia e'

la stessa quantita' di lavoro si trasforma sempre nella stessa quantita' di calore, qualsiasi sia il fenomeno che opera la trasformazione.

cioe' il rapporto tra lavoro e calore misurato in un fenomeno qualsiasi, ha validita' generale per qualsiasi fenomeno.

Es: Qui: quanto si scalda l'acqua in un contenitore sfregandolo, ma questo risultato puo' essere usato per calcolare il calore prodotto dai freni di un'auto, poiche L/Q non varia da fenomeno a fenomeno.

La diffusione del calore

Il calore prodotto dallo sfregamento si sviluppa sulle superfici a contatto e inizia a diffondersi, prima parete in rame e filo, poi aria e acqua.

Il contenitore e' in rame, il miglior conduttore di calore, per condurre il maggior calore possibile al calorimetro. Pero' una parte del calore prodotto non entra nel calorimetro e si disperde nell'ambiente. Non so valutare quanto.

La misura del calore

Il modello piu' semplice e': considerare solo l'acqua, trascurare il contenitore.

Trascurando il contenitore: il calore prodotto e' misurato dall'aumento di T della massa d'acqua.

Q[calorie] = M[g]*∆T[°C]    nr_grammi * nr_°C_aumento_T

Modello con contenitore

A=acqua; B=rame; C=ottone

Q = QA + QB + QC = CA∆T + CB∆T + CC∆T = (CA + CB + CC)∆T

Calore specifico. Equivalenza.

  J/(kg°C)

c

 cal/(g°C)

c

 [g]

M

 cal/°C

C=cM
acqua 4180 1    
rame 390 0,0933 88,85 8,2898
ottone 376 0,0899 12,75 1,1469

CB + CC  e' la capacita' termica del contenitore = 9,44 cal/°C

Procedimento.  (Omesso per brevita', dalla relazione)

Misure ed elaborazioni.

Conclusioni

  1. Cercare di capire se e' possibile migliorare la precisione della misura.

    E' corretto che venga una misura in eccesso di L/Q, poiche' la nostra misura di Q generato e' in difetto, poiche' non tutto il Q generato entra nel calorimetro.

  2. L'incremento di temperatura risulta proporzionale al nr giri, quindi al lavoro svolto.

    Siccome la T sta aumentando, questo e' coerente con:

Fine relaz

 

 

 

 

 

 

Guida ins

Tentativi

  1. Il termoergometro di Callender scalda l'acqua in un contenitore cilindrico di rame che viene fatto ruotare sull'asse, e sulla cui superficie laterale sfrega un filo avvolto qualche spira.
  2. Il termoergometro di Callender scalda l'acqua ruotando il contenitore cilindrico in rame sul suo asse, facendone cosi' sfregare la superficie laterale col filo che la avvolge con qualche spira
  3. Il termoergometro di Callender scalda l'acqua in un contenitore cilindrico di rame sfregando sulla sua superficie laterale un filo avvolto qualche spira.
  4. Il termoergometro di Callender scalda l'acqua in un contenitore cilindrico di rame che viene fatto ruotare sull'asse per farlo sfregare col filo che lo avvolge sulla  superficie laterale
  5. Il termoergometro di Callender scalda l'acqua in un contenitore cilindrico di rame che ruota sull'asse sfregando il filo che lo avvolge sulla  superficie laterale

    Il termoergometro di Callender scalda l'acqua sfregando ruotando il contenitore cilindrico di rame col filo che lo avvolge sulla  superficie laterale

  6. Il termoergometro di Callender scalda l'acqua sfregando la superficie laterale del contenitore cilindrico di rame, col filo che avvolge

 

Obiettivo

c: 1-2-2017 ho messo un obiettivo piu' stretto, vorrei mettere il discorso piu' generale in una premessa all'esp.

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Conclusioni

  1. L'attrito genera calore. Interpretiamo l'aumento di temperatura del calorimetro come l'aver ricevuto del calore, generato dall'attrito. Lo si capisce sfregando le mani tra loro, ma qui abbiamo fatto delle misure, il che rende scientifico il fatto.
  2. L'incremento di temperatura e'proporzionale al nr giri (*), quindi la trasformazione di lavoro in calore avviene con lo stesso rapporto, indipendentemente dalla temperatura a cui avviene.
  3. Il calore generato e' proporzionale al lavoro fatto, e quindi interpretiamo:
    1. il calore e' una forma di energia
    2. l'attrito trasforma l'en meccanica in en termica.
    3. l'energia si trasforma e si conserva: l'en prodotta e' = all'en consumata.

(*) La proporzionalita' e' stata misurata ripetendo la misura della temperatura in funzione del numero di giri, cioe' del lavoro svolto.