Lumi

Ülesanne: Määrake lume sulamissoojuse ja vee erisoojuse suhe.

Vahendid: kalorimeeter, termomeeter, mõõtejoonlaud, lumi, vesi.

Lahendus

Täidame kalorimeetri umbes kolmveerandi ulatuses veega ning mõõdame joonlauaga veetaseme kõrguse $h_{1}$ ja vee algtemperatuuri $T_{1}$ . Nüüd paneme vette järjest lund ja segame seda joonlauaga lume täieliku sulamiseni, kuni veetase on sulanud lume tõttu märgatavalt tõusnud ning veetemperatuur langenud. Mõõdame taas vee temperatuuri $T_{2}$ ja kõrguse $h_{2}$ .

Leiame nüüd seosed avaldamaks lume sulamissoojuse $λ$ ja vee erisoojuse $c$ suhte. Algselt on kalorimeetris oleva vee mass $m_{1} = S h_{1} ρ$ , kus $S$ on kalorimeetri ristlõikepindala ja $ρ$ vee tihedus. Lume massi $m_{2}$ saame leida ruumalamuudust: $m_{2} = (h_{2} - h_{1}) S ρ$ . Eeldades, et välise keskkonnaga soojusvahetus puudub, kuna kalorimeeter on isoleeritud, saame kirjutada soojushulkade kohta võrrandi:

m_{1} c (T_{1} - T_{2}) = λ m_{2} + m_{2} c (T_{2} - 0)

Asendades võrrandisse

m_{1}

m_{2}

ning lihtsustades, saame otsitud suuruse:

\frac{λ}{c} = \frac{h_{1} (T_{1} - T_{2})}{h_{2} - h_{1}} - T_{2} = \frac{h_{1} T_{1} - h_{2} T_{2}}{h_{2} - h_{1}}

Vastuseks on

λ \approx 63^{\circ} C