PROBLEMA
Quale sarà la temperatura finale di una
mescolanza di due sostanze a diverse temperature?
DIALOGO DIDATTICO
Prof.ssa: da cosa dipende la temperatura finale della mescolanza oltre a
dipendere dalle temperature iniziali?
Studenti:
dalla temperatura ambiente.
Prof.ssa: usiamo dei recipienti
che "trattengono" il calore per un po' di tempo in modo che l'ambiente non sia
così rilevante!
Studenti:
allora dipende dalla massa delle sostanze.
Un altro studente:
secondo me anche dal tipo di sostanza.
Per
studiare un fenomeno è opportuno introdurre una variabile alla volta
Sostanza = acqua
Massa calda = massa fredda
T1 diverso
da T2.
IPOTESI DI LAVORO
Noi pensiamo di
mescolare uguali masse di acqua, una a temperatura ambiente e l'altra maggiore di 50 °C,
all'interno dei recipienti in gomma espansa e polistirolo.
PREVISIONI
Siamo tutti
concordi nel sostenere che la temperatura finale sarà la media aritmetica delle
temperature iniziali, in quanto la massa non influisce perché mescoliamo masse uguali
(nel limite degli errori sperimentali).
MATERIALI
Bicchiere di
carta inserito in un tubo in gomma espansa, vaschetta di polistirolo, beaker, cilindri
graduati, piastra elettrica, acqua, termometro a mercurio da laboratorio (-10 °C; + 150
°C).
PROCEDIMENTO
Abbiamo posto la massa d'acqua (dopo averla
misurata) nel contenitore scelto per l'esperimento, e ne abbiamo determinato la
temperatura.
Abbiamo scaldato sulla piastra elettrica una
massa uguale di acqua , e dopo averne determinato la temperatura rapidamente, l'abbiamo
versata nello stesso contenitore e abbiamo misurato la temperatura della mescolanza così
ottenuta.
OSSERVAZIONI
M1
(g) |
M2
(g) |
T1
(°C) |
T2
(°C) |
Calcoli
|
Previsioni
(°C) |
Tf
(°C) |
250 |
250 |
74 |
17 |
(74 + 17) : 2 = 45,5 |
45 |
44 |
125 |
125 |
72 |
17 |
(72 + 17) : 2 = 44,5 |
44 |
44 |
125 |
125 |
55 |
18 |
(55 + 18) : 2 = 36,5 |
36 |
36 |
Legenda
M1 = massa di acqua a temperatura più alta
M2 = massa di acqua a
temperatura più fredda
T1 = temperatura di M1
T2 = temperatura di M2
Tf = temperatura finale
CONCLUSIONI
Sulla base delle
osservazioni quantitative possiamo concludere che
Tf = (T1+T2) : 2
se M è costante e il tipo di sostanza è costante
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