Una relazione di fisica di una nostra allieva Ludovica Di Stefano, che volentieri pubblichiamo

RELAZIONE DELL’ESPERIMENTO DEL 22 GENNAIO 2007

“Vogliamo verificare che occorrono 4.186J di energia per aumentare di 1°C la temperatura di 1Kg di acqua.”

Per questo esperimento abbiamo bisogno di:
un contenitore isolato a doppia camera, poiché l’aria è uno dei migliori isolanti;
una resistenza elettrica da 300W;
un termometro, la cui precisione è di 1°C.
Tuttavia il recipiente che abbiamo a disposizione ha una capienza di 0.5Kg, perciò l’energia che ci occorre sarà la metà, ovvero 2.093J.

Iniziamo l’esperimento riempiendo il contenitore di 0.5Kg di acqua e immergiamo al suo interno il termometro, per vedere a quanto corrisponde la sua temperatura iniziale. In seguito poniamo la resistenza elettrica all’interno del recipiente e, servendoci di un cronometro, stabiliamo ogni quanto vogliamo effettuare le misurazioni. Noi abbiamo deciso di controllare la temperatura ogni 2 minuti. E’ importante ricordare di mescolare a volte l’acqua con la resistenza, in modo che il calore da essa emanato si possa propagare per tutto il liquido.
Dalle nostre misurazioni abbiamo ottenuto i seguenti risultati:

TEMPERATURA/MINUTI

19°C/0

34°C/2

44°C/4

63°C/6

76°C/8

Dal grafico che otteniamo con i valori ricavati si vede chiaramente come le variazioni di temperatura siano quasi lineari anche se il nostro recipiente è aperto e per questo si ha la dispersione di una piccola parte del calore. Tuttavia non si tratta soltanto di dati teorici, ma facilmente verificabili. Basta sapere che la potenza della nostra resistenza elettrice è di 300W, ovvero 300J/s e, convertendo i minuti in secondi possiamo determinare quanta dispersione di calore c’è stata.
Nella prima misurazione passiamo da 19°C a 34°C, quindi abbiamo una variazione di 15°C in 120s. Perciò la resistenza ha prodotto 300J*120s, ovvero 36.000J di energia. A questo punto è facile calcolare di quanti gradi sarebbe dovuta aumentare la temperatura facendo 36.000:2.093J, ovvero 17°C. La dispersione di calore è stata dunque di 2°C nel primo caso.
I 17°C cha abbiamo considerato nella prima misurazione, però, fanno da punto di riferimento anche per le altre, in quanto il punto di partenza è sempre 19°C e abbiamo misurato la temperatura ogni 2 minuti.
Nel secondo caso vediamo che la temperatura aumenta di 10°C con una dispersione di 7°C; nel terzo l’aumento è di 19°C, quindi senza dispersione di calore, ma con ben 2°C in più; e nell’ultima misurazione la temperatura cresce di 13°C con la dispersione di 4°C.
Queste variazioni sono comunque molto piccole e, come abbiamo detto, dipendono dal fatto che il contenitore è aperto; perciò l’esperimento può considerarsi riuscito.

A cura di
Ludovica Di Stefano
II A Liceo Classico