"Värme" representerar molekylernas termiska energi i en substans. Vatten fryser vid 0 grader Celsius. Men iskubens temperatur kan falla långt under det. När en isbit tas bort från en frys, ökar kubens temperatur när den absorberar värme från omgivningen. Men när iskuben når 0 C börjar den smälta och temperaturen stannar vid 0 under smältningsprocessen, även om iskuben fortsätter att absorbera värme. Detta beror på att den värmeenergi som absorberas av iskuben konsumeras av vattenmolekyler som skiljer sig från varandra under smältning.

Mängden värme som absorberas av ett fast ämne under sin smältfas är känd som latent värme av fusion och mäts via kalorimetri.

Datainsamling

Placera en tom Styrofoam-kopp på balans och registrera massan av den tomma koppen i gram. Fyll sedan koppen med ca 100 ml, eller ca 3,5 uns destillerat vatten. Återställ den fyllda koppen och balansera vikten av koppen och vattnet tillsammans.

Placera en termometer i vattnet i koppen, vänta ca 5 minuter tills termometern kommer till termisk jämvikt med vattnet, Anteckna sedan vattnets temperatur som den ursprungliga temperaturen.

Placera två eller tre isbitar på en pappershandduk för att avlägsna eventuellt flytande vatten på kubens ytor och överför sedan kubarna snabbt till Styrofoam-koppen. Använd termometern för att försiktigt omröra blandningen. Observera temperaturavläsningen på termometern. Det bör börja droppe nästan omedelbart. Fortsätt omrörning och registrera den lägsta temperaturen som anges på termometern innan temperaturen börjar stiga. Notera detta värde som "slutlig temperatur".

Ta bort termometern och återför Styrofoam-koppen igen till balans och registrera mängden kopp, vatten och smält is tillsammans.

Beräkningar

Bestäm mängden vatten i koppen genom att subtrahera den tomma koppens massa från koppens och vattans vikt tillsammans, som uppsamlat i steg 1. Till exempel om den tomma koppen vägde 3,1 gram och kopp och vatten tillsammans vägde 106,5 gram, då vattnets massa var 106,5-3,1 = 103,4 g.

Beräkna temperaturändringen av vattnet genom att subtrahera den ursprungliga vattentemperaturen från den slutliga vattentemperaturen. Om initialtemperaturen var 24,5 C och slutlig temperatur var 19,2 C, varpå deltaT = 19,2 - 24,5 = -5,3 C.

Beräkna värmen q, avlägsnas från vattnet enligt ekvationen q = mc (deltaT), där m och deltaT representerar vattnets massa och temperaturförändring respektive c representerar vattenens specifika värmekapacitet, eller 4,184 joules per gram per grad Celsius eller 4,187 J /gC. Fortsatt exemplet från steg 1 och 2, q = ms (deltaT) = 103,4 g * 4,184 J /g-C * -5,3 C = -2293 J. Detta representerar värmen borttagen från vattnet, följaktligen dess negativa tecken. Enligt termodynamikens lagar innebär detta att isbitarna i vattnet absorberas +2293 J av värme.

Bestäm isbitarens massa genom att subtrahera mängden kopp och vatten från koppens massa , vatten och isbitar tillsammans. Om koppen, vattnet och isen vägde 110,4 g, var isbitarens massa 110,4 g - 103,4 g = 7,0 g.

Hitta den latenta värmen av fusion, Lf, enligt Lf = q ÷ m genom att dividera värmen q som absorberas av isen, bestämd i steg 3, med ismassan, bestämd i steg 4. I detta fall är Lf = q /m = 2293 J-7,0 g = 328 J /g. Jämför ditt experimentella resultat med det accepterade värdet på 333,5 J /g.

TL; DR (för länge, läste inte)

Om du behöver latent värme av fusion i andra enheter än joules per gram, till exempel kalorier per gram, använd ett verktyg för omvandlingsverktyg för online-enheter, som det som anges i avsnittet Resurser.