Page 23 - fizica-viii

UNITATEA 1 Fenomene termice 21

Problemă rezolvată
J
_

Într-un calorimetru cu capacitatea calorică de 500 , introducem 500 g

K
de apă cu temperatura de 20 °C şi o bucată de fier cu masa de 1 kg şi tem- James
peratura de 200 °C . Prescot
Joule
a) Estimează (fără calcule) temperatura finală de echilibru. (1818 – 1889)
b) Determină temperatura de echilibru. Compară rezultatul cu esti marea ta. izician englez, cu contribuții

c) Pornind de la situaţia prezentată în problemă, precizează câte alte pro- importante în domeniul feno-
bleme pot fi rezolvate cu aceeaşi ecuaţie. Fmenelor termice și electroter-
Rezolvare: mice. A studiat transformarea lucru-
J
_

C = 500 b) Căldura primită de apă: Q = m c (t – t ), cea lui mecanic în căldură, contribuind

la fundamentarea ideii de conser-
1
1
1
1
K
m = 500 g = 0,5 kg cedată de fier: |Q | = m c (t – t), iar cea primită vare a energiei. A măsurat pentru
2
2
2
2
de calorimetru: Q = C (t – t ). Înlocuind în ecua-
1
t = 20 °C ţia de bază a calorimetriei: Q + Q = |Q |, obţinem: prima dată echivalentul mecanic al
3
1
caloriei. În domeniul electricității,
1
m = 1 kg m c (t – t ) + C (t – t ) = m c (t – t) (1), a descoperit legea care îi poartă
2
3
1
2
t = 200 °C cu soluţia: 1 1 2 2 2 numele și descrie fenomenul de
1
1
2
producere a căldurii cu ajutorul
___________
Datele luate din tabel t = m c t + m c t + C t 1 curentului electric. În semn de res-
1 1 1
2 2 2
= 47,06 °C

m c + m c + C
J
_

c = 4200 1 1 2 2 pect pentru activitatea sa, unita-

1 kg ⋅ K Dacă ai estimat că temperatura de echilibru este tea de măsură a energiei, căldurii și
J
_

c = 460 mult mai mare, nu ai ţinut cont de faptul că apa se lucrului mecanic îi poartă numele.

2 kg ⋅ K
încălzeşte de 10 ori mai greu decât fierul.
a) t (estimat) = ? c) Ecuaţia notată (1) are 8 variabile. Oricare dintre
b) t (calculat) = ? ele poate fi calculată dacă se dau valorile celor-
c) nr. probleme = ? lalte şapte, deci mai sunt 7 probleme posibile. Una
dintre ele va fi aplicată în experimentul următor.
Experimentează!
Determinarea căldurii specifice a unei substanțe (fig.3)
Fig. 2 - Calorimetrul cu care
⚫ Vei folosi: un corp metalic, calorimetru, apă rece, apă caldă, cilindru Joule a determinat echivalentul
gradat, termometru, balanţă. mecanic al caloriei.
⚫ Ce ai de făcut? Introdu 150 mL de apă rece în calorimetru. Măsoară Înțelegi cum funcționează?
temperatura apei reci. Cântăreşte corpul metalic, apoi introdu-l în apă caldă.
După realizarea echilibrului termic, măsoară temperatura apei calde, apoi
pune corpul în calorimetru şi măsoară temperatura de echilibru a ameste-
cului. Calculează căldura specifică a metalului, folosind ecuaţia (1). Notează
datele măsurate şi valorile calculate într-un tabel de forma:
Nr. m m corp t t corp t final c corp c mediu
apă
apă
crt (g) (g) (ºC) (ºC) (ºC) (J/kg ⋅ K) (J/kg ⋅ K)
Precizează sursele posibile de erori.
⚫ Ce constați? Indiferent de masa de apă folosită, valoarea căldurii spe- Fig. 3 – Dispozitiv experimental
cifice este aproximativ aceeaşi. pentru determinarea căldurii
specifice a unui corp
Verifică dacă ai înțeles!
J
_

1 Ce semnificaţie fizică are o capacitate calorică de 50 ? Aplică cele învățate!

K
Folosind ecuația (1) din pro-
J
_

2 Ce semnificaţie fizică are o căldură specifică de 4200 ? blema rezolvată, găsește o metodă

kg ⋅ K
3 Ce semnificaţie fizică şi ce unitate de măsură are produsul c ⋅ Δt? de determinare a capacității calo-
4 Calculează căldura necesară pentru a încălzi 5 kg de apă cu 10 °C. rice a calorimetrului cu accesorii.
Valoarea calculată va putea fi folo-
5 Cât lucru mecanic a efectuat greutatea corpului din experimentul lui sită în experimentul de determi-
Joule, dacă cele 97 kg de apă din calorimetru s-au încălzit de la 12,8433 °C nare a căldurii specifice a unei sub-
la 13,2078 °C? stanțe, pentru a obține un rezultat
mai exact.