Laboratorio di Fisica - Sei

120
SCHEDA 29 • Laboratorio
5 Descrizione della prova
Da una parte determini l’energia dissipata E d utilizzando la legge di Joule (E d = P · t =ΔV · I · t), mentre dall’altra
calcoli il calore assorbito dall’acqua (Q = m · c · ΔT). Se non ci sono dispersioni, dovrai constatare che:
V · I · t = m · c · ΔT
a) Dopo aver messo l’acqua (della quale è stata preventivamente misurata la massa) nel calorimetro, in
modo tale da coprire il resistore al suo interno, chiudi il calorimetro e posiziona il termometro
nell’apposito foro.
b) Assicurandoti che il generatore sia spento, collega il resistore al generatore, disponendo rispetto a
esso un amperometro in serie e un voltmetro in parallelo.
c) Fatto questo, chiudi il circuito e fai partire il cronometro. Leggi poi i valori sia della intensità di corrente
(amperometro) sia della differenza di potenziale (voltmetro).
d) Attendi un tempo sufficiente, dell’ordine anche dei 30 min, affinché la temperatura dell’acqua
all’interno del calorimetro aumenti significativamente. Una volta fermato il cronometro e contemporaneamente
rilevata la temperatura dell’acqua (dopo averla rimescolata con il miscelatore facendo
inoltre attenzione che il bulbo del termometro non vada a contatto con il resistore), la fase esecutiva
della prova è terminata.
6 Raccolta dei dati
Ecco a titolo esemplificativo alcuni dati campione.
acqua
massa: m = (0,4636 ± 0,0002) kg
calore specifico: c = (4186 ± 1) kg/(J·°C)
temperatura iniziale: T1 = (18,2 ± 0,2) °C
temperatura finale: T2 = (40,0 ± 0,2) °C
7 Elaborazione
Come anticipato prima, a questo punto determini l’energia dissipata ricorrendo alla legge di Joule:
Ed = ΔV · I · t = ………
Quindi, calcoli l’energia termica effettivamente assorbita dall’acqua:
Q = m · c · ΔT = m · c · (T2 − T1) = ………
(Eventualmente puoi determinare sia di Ed sia di Q le corrispondenti incertezze tramite le leggi di propagazione
degli errori riportate nell’help 1.)
8 Analisi dei risultati e conclusioni
resistore
intensità di corrente elettrica: I = (1,75 ± 0,05) A
differenza di potenziale: ΔV = (13,5 ± 0,5) V
intervallo di tempo: t = (1766 ± 1) s
Valuti se i valori trovati di E d e di Q sono sufficientemente vicini, in modo da poter dire se l’esito
dell’esperimento è positivo oppure no. (Se hai calcolato le incertezze, in questo caso fai la verifica della
compatibilità tra i due intervalli di indeterminazione di E d e di Q.)
Gli elementi che possono condizionare la prova sono:
• dispersioni termiche nel calorimetro;
• termometro eccessivamente vicino al resistore.
help 1
Per trovare le incertezze, si possono utilizzare le seguenti formule:
Δ
Δx( ΔV)
ΔxI ( ) Δxt
()
xE ( ) = E
ΔV
I t
⎡
⎤
⎣
⎢
⎦
⎥ ⋅
+ +
d d
e
Δxm ( ) Δxc ( ) ΔxT ( ) ΔxT
( )
ΔxQ
( ) =
m c T T
⎡
1 + 2 ⎤
⎢
+ +
⎣
−
⎥ ⋅ Q
2 1 ⎦
S. Fabbri, M. Masini – Phoenomena, Laboratorio di Fisica – © 2011, SEI Società Editrice Internazionale, Torino