Δραστηριότητα 7

Προσδιορισμός του μηχανικού ισοδυνάμου της θερμότητας

Πάρτε έναν πλαστικό σωλήνα PVC διαμέτρου 4-5 cm και μήκους 110 cm. Κλείστε καλά τη μία άκρη του.

Την άλλη άκρη κλείστε την με τρόπο, όμως, που να μπορεί να ανοίγει. Τοποθετήστε στο εσωτερικό του σωλήνα 786 g (περίπου) σκάγια μολυβένια (μικρού μεγέθους). Αναποδογυρίστε το σωλήνα 100 φορές. Έστω ότι η αρχική θερμοκρασία που είχαν τα σκάγια ήταν 17,3 °C και η τελική, μετά από τα 100 αναποδογυρίσματα του σωλήνα, 24,1 °C.

Θεωρώντας ότι τα εκατό αναποδογυρίσματα ισοδυναμούν με πτώση από 100 m, έχουμε: Κ = EΔ = 0,786 kg X 100 m X 9,8 J/kg X m = 7,7 102 J

Η θερμότητα Q που πήραν, όπως θα δούμε αργότερα, δίδεται από τη σχέση: Q = m c Δθ = (786 g) (0,038 cal/g oC) (6,8 oC) = 200 cal όπου: m η μάζα τους, Δθ: η αύξηση της θερμοκρασίας τους και c είναι μια σταθερά, που τη λέμε ειδική θερμότητα, και μας δείχνει πόση θερμότητα χρειάζεται ένα γραμμάριο ενός υλικού, για να ανέβει η θερμοκρασία του κατά ένα βαθμό.

Συγκρίνοντας τη θερμότητα σε cal και την κινητική ενέργεια σε Joule βρίσκουμε: 1 cal = 3,8 J

Σφάλμα: 4,2 J/cal - 3,8 J/cal = 0,4 J/cal Σχ. Σφάλμα: 0,4 J/cal / (4,2 J/cal) = 0,098 ή 10% περίπου.

Χρησιμοποιείται επίσης και η διαιτητική θερμίδα, που εκφράζει το ενεργειακό περιεχόμενο των τροφών, συμβολίζεται δε με το Cal (κεφαλαίο C) και ισούται με 1000 cal: 1 Cal = 1000 cal

ΠΙΝΑΚΑΣ II Θερμική αξία των τροφών σε J/g Τροφή - J/g Γάλα - 3.000 Λίπη - 40.000 Πρωτεΐνες - 17.000 Ζάχαρη - 17.000 Αυγά - 7.000 Τυρί - 20.000 Ξηροί καρποί - 30.000 Πατάτες - 3.000 Ψάρι - 3.000 Μοσχάρι - 15.000 Μαργαρίνη - 33.000 Πορτοκάλια - 1.000 Βούτυρο - 31.000