Relazione di Fisica Determinazione dellequivalente meccanico del calore

Relazione di Fisica Determinazione dell’equivalente meccanico del calore mediante calorimetro rotante Valeria Modica 3° F a/s 2007/2008

Tra i vari esperimenti effettuati durante il corso di fisica “L’energia e le sue trasformazioni” l’esperimento di cui parlerò in seguito è “la trasformazione del lavoro meccanico in calore”, e tra tutti è quello che mi ha interessato maggiormente poichè in prima persona ne sono stata partecipe.

Spiegazione dell’esperimento Mediante un calorimetro di rame, l’esperimento permette la trasformazione di energia meccanica in calore in modo da poter dimostrare sperimentalmente la loro equivalenza numerica e dimensionale. Con un’ ulteriore dimostrazione, ottenuta esprimendo il calore in caloria si può verificare che il rapporto L/Q è equivalente a 4, 186 J/cal.

Materiale adoperato • Funicella • Calorimetro di rame ad acqua • Peso di massa 5 Kg • Termometro

Svolgimento • Possiamo suddividere l’esperimento in due fasi: la fase del montaggio dell’apparecchio e l’esperimento vero e proprio. • Fase di montaggio: Il calorimetro gia riempito d’acqua è stato fissato all’angolo di un tavolo in modo che la manovella poteva essere ruotata liberamente. In seguito la funicella viene avvolta intorno al corpo di rame e alla sua estremità viene agganciato un peso di m= 5 kg. Ad una estremità del calorimetro viene inserito il termometro per la misura dell‘ aumento di temperatura.

Fase sperimentale Per far si che l’esperimento abbia inizio, bisognava ruotare la manovella e il peso da 5 kg si sollevava e si manteneva poi alla stessa altezza a causa dell’attrito della cordicella che applicato sul corpo di rame , e quindi strofinandosi ad esso produce calore. A questo punto l’acqua presente all’interno del calorimetro si riscalda mano che aumentano i giri della manovella. . . Abbiamo calcolato l’aumento di temperatura ad ogni intervallo di 50 giri. Mediante l’aiuto di un grafico possiamo notare questo rapporto tra n° di giri e quantità di calore …

Rapporto N° giri/calore(temperatura C°) L(N° giri) T(C°) 0 24, 8 50 26. 8 100 28. 4 150 29. 8 200 30. 6 250 31. 5 300 32. 8

La forza esercitata dalla cordicella è una forza d’attrito dinamico Fd e la massa ha forza peso(fp=m*g=5 kg*9, 81 m/s²=49 N) e sappiamo che Fd≈Fp. Il lavoro si ottiene dal prodotto di forza e spostamento. Lo spostamento si ottiene dal prodotto tra n° di giri e circonferenza del cilindro di rame (2*π*r). Avendo tali dati possiamo calcolare il lavoro eseguito durante l’ esperimento L=Fd*S ; C=2*π*r; => L=mg*c*N 5*9. 81*2π*24*10 -³*N N° giri 50 L(lavoro) 100 739. 2 150 1108. 9 200 1478. 5 250 1848. 2 300 2217. 8 369. 6

C= calore spec. (1 caloria) ΔT Q 2 100 ΔT= Tf-Ti(temperatura 3. 6 180 presente nel grafico) 5 250 5. 8 290 possiamo calcolare il calore 6. 7 335 Q=massa tot*C*ΔT 8 400 Massa totale=(Mc(40 g)+ma(11 g)) ≈50 Avendo tali dati

Rapporto Lavoro/Calore L Q 369. 6 100 739. 2 180 1108. 9 250 1478. 5 290 1848. 2 335 2217. 8 400

• CONCLUSIONI • Come possiamo notare dal grafico , il LAVORO è direttamente proporzionale al CALORE. Quindi l’esperimento è riuscito in maniera positiva, nonostante gli errori casuali avvenuti durante lo svolgimento che fanno variare il risultato. • Concludo dicendo che quest’esperimento, oltre che molto interessante, è stato anche molto istruttivo, insieme a tutti gli altri spero che l’anno prossimo avrò modo di partecipare nuovamente.

Fine