Temperatura E Calore: secondo esperimento

Nel post del 10 agosto "Temperatura E Calore: l'ipotesi del modello particellare della materia", era stato pubblicato l'esperimento  sull'ebollizione dell'acqua, svolto dai gruppi di alunni della classe 2° B per verificare sperimentalmente la bontà dell'ipotesi relativa al modello particellare della materia, da loro elaborata.

L'esperimento pubblicato in questo post si propone di continuare in tale verifica sperimentale.

Ecco il problema affrontato  dai ragazzi e descritto di seguito con le loro stesse parole.

IPOTESI

1) Per quattordici, su diciotto di noi, la quantità d’acqua evaporata è maggiore nel contenitore avente la superficie di evaporazione più estesa.
2) Per gli altri quattro, la quantità evaporata non cambia in relazione alla diversa superficie di evaporazione.

MATERIALE

-2 fornelli a gas
-2 treppiedi metallici
-2 retine frangifiamma
-2 termometri a mercurio
-2 mollette di legno
-200 ml di acqua x contenitore
- 1 becher e 1 una beuta graduati termo - resistenti
- 2 piastrelle in maiolica come supporto ai fornelletti



PROCEDIMENTO

- Abbiamo acceso contemporaneamente i due fornelli, regolando la fiamma alla stessa intensità, con la beuta e il becker precedentemente posizionati sui treppiedi e separati dalla fiamma mediante le retine .

- Abbiamo usato due mollette di legno per sorreggere i termometri a mercurio, facendo attenzione che  non toccassero il fondo ma che fossero immersi.

- Le mollette sono state appoggiate trasversalmente sul bordo,  all’imboccatura dei due contenitori.

- Abbiamo registrato i valori della temperatura, rilevata ogni due minuti in ciascuno dei contenitori, nella tabella seguente e abbiamo realizzato il grafico comparato.

- Abbiamo spento i fornelli contemporaneamente alle ore 11.58 

- Anche durante il pomeriggio, fino alle 17, abbiamo rilevato i dati durante il raffreddamento del liquido in entrambi i contenitori.

Se ne è occupato uno di noi, che, poi, li ha comunicati a tutta la classe.

In tabella, non sono riportati i dati che, in realtà, sono stati rilevati sino alle ore 17.00 con i seguenti risultati:

- becker : temperatura = 24  °C,  volume = 150 ml

- beuta: temperatura = 24 °C, volume = 160 ml

OSSERVAZIONI

• A 67 °C, il volume dell’acqua è aumentato nella beuta perché le particelle si allontanano, visto che il calore ne allenta i legami; mentre alla stessa temperatura l’acqua nel becker segna ancora il livello iniziale.
• L’acqua nella beuta è andata in ebollizione, prima di quella contenuta nel becker, alla temperatura di 100°C.
• L’acqua nel becker va in ebollizione alla temperatura di 99 °C.
• Alle ore 11.34 c’è stata una differenza di temperatura di 10 °C tra i due contenitori. Il vapore è condensato sulle pareti della beuta, ma non del becker.
• Il raffreddamento dell’acqua è più rapido nel becker.
• Raggiunta la stessa temperatura di raffreddameno, 24°C, il volume dell’acqua è di 150 ml nel becker, mentre è di 160 ml nella beuta.



CONCLUSIONI

Analizzando e comparando i risultati deduciamo che:

•a superficie maggiore corrisponde effettivamente una maggiore quantità di acqua evaporata.

• L’ipotesi fatta dalla maggioranza di noi si è, quindi, rivelata giusta.

INTERPRETAZIONE ALLA LUCE DELL'IPOTESI PARTICELLARE

Sì, i risultati ottenuti sperimentalmente ci sembrano in accordo con la nostra ipotesi particellare.

Immaginiamo, infatti, che l'apertura del becker e della beuta sia ‘come una porta’, da cui escono le particelle.
Se l'imboccatura è ampia (nel nostro caso il becker) ne escono in grande quantità; se è piccola (la beuta) ne escono poche per volta.

DOMANDE APERTE

1. Perché la temperatura rilevata inizialmente è diversa nei due contenitori?

2. Perché, a parità di pressione atmosferica, l’acqua ha bollito a 100°C nella beuta  e a 99 °C nel becker?

3. Perché a 67°C  l’acqua della beuta aumenta di volume, mentre, all’incirca alla stessa temperatura, non si osserva lo stesso fenomeno nel becker?

Con il prossimo post, concluderemo la pubblicazione dei risultati relativi a questa sperimentazione su Temperatura & Calore affrontando il seguente problema:

"La quantità di acqua evaporata dipende dalla quantità di calore fornito?"