Scarica Relazione di Fisica su esperimento "equivalenza calore-lavoro" e più Appunti in PDF di Fisica solo su Docsity! Relazione di Fisica : EQUIVALENTE MECCANICO DEL CALORE GRUPPO n° Nome e Cognome Classe Data OBIETTIVO DELL’ESPERIMENTO L’obiettivo dell’esperimento consiste nella verifica sperimentale dell’equivalenza fra lavoro meccanico (W) e calore (Q), determinando in particolare la quantità di lavoro equivalente ad una caloria (1 cal = 4,186 J). STRUMENTI UTILIZZATI tavolo tubo di plastica (L = 1 m) pallini di piombo interfaccia + sensore di temperatura DESCRIZIONE DELL’ ESPERIMENTO Si è dato inizio all’esperimento rilevando la temperatura iniziale dei pallini di piombo, che successivamente sono stati inseriti nel tubo di plastica in dotazione. Tale temperatura ( Ti) è stata misurata mediante un sensore di temperatura affetto da un errore pari a ± 0,1 °C. Si è quindi capovolto il tubo più volte, al fine di consentire alla massa dei pallini di accumulare una quantità di energia potenziale gravitazionale paria a mgL1, dove L1 = 98 cm, per tener conto dello spessore dei tappi di plastica. Tale energia potenziale si converte in energia cinetica durante la caduta, che le forze di reazione esercitate dal tubo e fra i pallini stessi convertono successivamente in energia termica arrestando il movimento. Va sottolineato che i capovolgimenti successivi devono essere effettuati rapidamente e tenendo come riferimento il livello del tavolo, per garantire la caduta della totalità dei pallini. Si è quindi variato il lavoro complessivo effettuando un numero (n) di capovolgimenti rispettivamente uguali a 10, 20, 50, 100. Una volta terminata ciascuna serie di capovolgimenti è stato rimosso il tappo per accedere ai pallini di piombo, dei quali si è rilevata la temperatura (Tf). La serie successiva di capovolgimenti è stata effettuata cambiando l’insieme dei pallini per garantire che la loro temperatura iniziale fosse uguali a (Ti), in ogni caso rilevata sperimentalmente. 1 ANALISI DEI DATI Nella tabella seguente (tabella 1) sono riportati il numero di capovolgimenti di ciascuna serie (n), le temperature dei pallini all’inizio (Ti) di ciascuna serie, le temperature finali (Tf )e la loro differenza (T). Per ogni valore di temperatura si è assunto un ea (errore assoluto). Tabella 1 n (capovolgimenti) Ti (°C) Tf (°C) T (°C) PROVA 1 10 24.2 ± 0.1 25.2 ± 0.1 1 ± 0.2 PROVA 2 20 25.5 ± 0.1 27.1 ± 0.1 1.6 ± 0.2 PROVA 3 50 25.9 ± 0.1 28.9 ± 0.1 3 ± 0.2 PROVA 4 100 26.1 ± 0.1 31.2 ± 0.1 5.1 ± 0.2 La quantità di lavoro complessiva (W) svolta dalla forza di gravità a seguito di n capovolgimenti è data da: W =nmgL Mentre la quantità di calore (Q) trasferita alla massa di pallini durante i capovolgimenti è legata alla differenza di temperatura (T) come: Q=cPb mT Dove CPb = 31 cal/ °C Kg è il calore specifico del piombo. Ciò che si vuole dimostrare è che la quantità di calore (Q) è legata alla quantità di lavoro da una relazione di proporzionalità costante: W Q = nmg L1 cPb mT = ng L1 cPb T =k (1) Dove k = 4.186 J/cal. 2
