^^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.
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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
- TE frml
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
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Termometro
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Materiali
- a) esistevano Blocchetti di acciaio.
Numerati. 2016-17 spariti.
b) Piedistalli: 415g. Usati in emergenza 2016-17
c) 2017-18 nuovi blocchetti fatti da Edoardo,
numerati, individuare il proprio. Popolazione: 330g±5g.
- Vaschetta di polistirolo con coperchio forato per inserire il termometro.
- Termometro da 50 °C, sensibilita' 0,1 °C
- Per misurare la massa di acqua:
- Cilindro graduato da 250 ml, e da 100ml
- o bilancia
- Acqua
- Bastoncino (penna) per mescolare acqua. Si puo' usare la custodia del
termometro.
Non usare il termometro per mescolare, si rompe, e' delicato.Non
infilare una custodia dentro l'altra, molto difficoltoso estrarle.
Procedimento
-
Preparare acqua
- misurare Massa acqua.
- misurare Temperatura iniziale dell'acqua, messa nella vaschetta. E' la T
iniziale dell'acqua, la T al
tempo 0 (zero).
- Recarsi in 2 a prendere il ferro, uno con la vaschetta piena d'acqua,
l'altro porta il
coperchio ed il cronometro.
- Notare la difficolta' a non far tracimare l'aqua che ondeggia.
- Coda in entrata da dx, uscita a sx, per non ostacolarsi.
Carrello fa da spartifila.
- Posare vaschetta sul tavolo, l'insegnante immerge il ferro
- start cronometro all'immersione. Lasciarlo correre fino a fine esp, non stop-start
ad ogni misura.
- coperchiare, col buco per il termometro distante dal pezzo di ferro.
- leggere T acqua da cui ferro e' estratto. Probabile 95÷98°C.
- 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.
- Appoggiare la vaschetta, immergere il termometro attraverso l'apposito
foro nel coperchio.
- Scoperchiare senza estrarre il termometro dall'acqua, facendolo
scorrere nel buco del coperchio
- 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.
- coperchiare
- dopo circa 30 secondi misurare la coppia abbinata t-T tempo-Temperatura,
e registrarla.
- 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
- 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.
- 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:
- 250 ml nel cilindro graduato da 250 ml
- 80 ml nel cil grad da 100 ml
l'errore e' 2+1 ml. Misurando solo col cilgrad250 sarebbe 2+2=4ml.
Formula T equilibrio. Teoria.
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cA*MA*TA1 + cB*MB*TB1 |
TE = |
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cA*MA + cB*MB |
Dati. Foglio di calc .ods
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g |
°C |
°C |
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°C |
°C |
adim |
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M |
T1 |
TE |
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TE teorica |
D |
D% |
A acqua |
500 |
15,8 |
22,1 |
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20,8 |
1,3 |
1,8 |
B ferro |
320 |
89 |
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Legenda
T1 |
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temperatura iniziale del corpo |
M |
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massa del corpo |
TE |
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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
- Le misure e la previsione teorica concordano entro il 2%. Ottimo. Sara'
un caso? bisognerebbe riprovare, o confrontare coi dati degli altri gruppi.
- 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 50°C, 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
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cA*mA*TA1 + cB*mB*TB1 |
TE = |
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cA*mA+ cB*mB |
Alter espo tabella
Acqua |
Ferro |
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MA1 |
TA1 |
MB1 |
TB1 |
T2 |
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500 |
15,8 |
320 |
|
22,1 |
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Versioni. Piedistallo ferro 415g, 600 g acqua
Per preparare 600g:
- 250+250+100 ml, nel cilindro graduato da 250 ml
- invece che 600 in un colpo solo nel cil grad da 1 litro
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
- 2B 2015 dopo questo esp ho fatto
- 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
- Ferro caldo in acqua fredda,
per vedere la temperatura che fa. Allievi.
c: originale
- Ferro "bollente" in acqua fredda, per vedere la temperatura che fa.
- c: 1mar2016 mi sembrano titoli troppo semplici, data la complessita'
dell'esp (vedi teoria)
- Ferro caldo in acqua fredda,
per studiare come la T equilibrio dipende dalle capacita' termiche.
c: per dare uno scopo
- Ferro caldo in acqua fredda, misurando masse, temperature iniziali e
temperatura di equilibrio
c: questo e' neutro, dice cosa fare, ma non lo scopo.
- Ferro caldo in acqua fredda,
per studiare come la T equilibrio dipende dai corpi in contatto.
c: puo' essere una buona mediazione.
- 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:
- T iniziali
- struttura
termica dei corpi: calore specifico e massa.
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
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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. |
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Lettura della temperatura.
- Durante il raggiungimento dell'equilibrio termico.
- Alla fine, dopo aver mescolato l'acqua, per misurare la
temperatura media.
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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.
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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.
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Procedimento
- misurare T ambiente.
Sempre opportuno negli esp di termologia, non fa
mai male.
-
Preparazione acqua
- misurare M acqua.
- misurare T iniziale dell'acqua messa nella vaschetta. E' la T al
tempo 0 (zero).
- Recarsi con la vaschetta piena d'acqua a prendere il ferro, portando il
coperchio.
- Notare la difficolta' a non far tracimare l'aqua che ondeggia.
- Coda in entrata da dx, uscita a sinistra, per non ostacolarsi.
Carrello fa da spartifila.
- L'insegnante immerge il ferro
- start cronometro. Lasciarlo correre fino a fine esp, non stop-start
ad ogni misura.
- coperchiare
- leggere T acqua da cui e' estratto.
- Arrivare al banco senza attardarsi per strada.
Attenzione al trasporto acqua, come in andata, anche se coperto non e' a
tenuta.
- 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.
- 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.
- L'esp termina quando T stabile. In pratica 10-12 minuti.
- Volendo essere piu' scrupolosi, aspettare la diminuzione di T dovuto al
flusso di calore verso l'ambiente.