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Transcript

Il Linguaggio dellA SCIENZA

01

DESCRIZIONE PRIMA FASE

02

meq H2O DEL CALORIMETRO prima fase

03

DESCRIZIONE SECONDA FASE

04

05

06

CHE COSA'E' LA meq DEL CALORIMETRO

meq H2O DEL CALORIMETRO seconda fase

METODO DI CHAUVENET

07

METODO DI CHAUVENET prima fase

08

METODO DI CHAUVENET seconda fase

09

CALCOLI CON DATI CORRETTI CON M. DI CHAUVENET prima fase

10

CALCOLI CON DATI CORRETTI M. DI CHAUVENET seconda fase

11

Discussione sulla probabilita' della riuscita

Il Linguaggio dellA SCIENZA

Mortini Tommaso, Grifoni Federico, Nicolai Michele

CALCOLI CON I DATI CORRETTI OTTENUTI CON IL METODO DI CHAUVENET (SECONDA FASE)

Q1= 100・4.186・(56.07-32.71)= 9778.50 J Q2= 200・4.186・(32.71-22.15)= 8840.83 J Q1 - Q2= 9778.50 - 8840.83= 937.66 J meq= 937.66 / [4.186 ・(32.71 - 22.15)]= 21,21 g

QCU= 80・0.387・(100 - 23.91)= 2355.75 J QH2O= 300・4.186・(23.91 - 21.96)= 2448.81 J QCU - QH2O= 2355.75 - 2448.81 = -93.06 J meq= -93.06 / [4.186 ・(23.91 - 21.96)]= -11.40 g

CALCOLI CON I DATI CORRETTI OTTENUTI CON IL METODO DI CHAUVENET (PRIMA FASE)

PROCEDIMENTO PER TROVARE LA MASSA EQUIVALENTE IN ACQUA DEL CALORIMETRO DELLA PRIMA FASE

Nel calorimetro erano posizionati tre sensori ad immersione per Arduino, che hanno misurato le temperature. Abbiamo analizzato i dati ottenuti dai grafici utilizzando GeoGebra e abbiamo eliminato alcuni valori anomali (precisamente 14 su 49 per t1 e 9 su 53 per t3), al fine di visualizzare una distribuzione gaussiana. I risultati hanno indicato che la media di t1​ è 22.04 con un errore percentuale di 0.64 % e la media di t3 con un errore percentuale di 0.59 % è 23.81. A questo punto, abbiamo calcolato il calore ceduto dal rame e quello assorbito dall'acqua. La differenza ci ha permesso di ottenere l'equivalente in acqua del calorimetro, dividendo il valore per 4.186 cal/(g*°C) e (t3−t1). meq= 20g

METODO DI CHAUVENET

In statistica, il criterio di Chauvenet fornisce un metodo per stabilire l'affidabilità di un dato rispetto agli altri osservati, cioè se il dato vada considerato come un fasullo. Come si applica:

  1. media.
  2. scarto quadratico medio (σ) Lo scarto quadratico medio ci aiuta a stabilire se e quanto i dati sono concentrati o dispersi intorno alla loro media.
  3. eliminare i dati che si discostano di 3 σ.
  4. considerarli anomali.
  5. risultato.
I dati da eliminare non devono superare il 2.5% del totale

Per prima cosa abbiamo portato 80 g di granelli di rame a 100°C e siamo sicuri di questo perché abbiamo misurato la temperatura con il termometro. Successivamente gli abbiamo versati nel calorimetro che contiene 300 g di acqua a temperatura iniziale t1​ di 22.04 °C. Durante questo processo il sistema ha raggiunto una temperatura finale t3 di 23.81°C.

DESCRIZIONE PRIMA FASE

CALCOLI PER TROVARE L’EQUIVALENTE IN ACQUA DEL CALORIMETRO DELLA SECONDA FASE

Q1= 100・4.186・(56.45-32.71)= 9937.564 JQ2= 200・4.186・(32.71-21.94)= 9016.644 JQ1 - Q2= 920.92 J meq= 920.92 / [4.186 ・(32.71 - 21.94)]= 20.4g

METODO DI CHAUVENET APPLICATO ALLA SECONDA FASE

Invece per la seconda fase, anche questa volta, abbiamo utilizzato il metodo di chauvenet per eliminare i dati non accettabili e quindi quelli anomali, così scoprendo che la media di t1​ è 22.15 土 0.36°C con un errore percentuale di 1.63%, quella di t2 è 56.07 土 0.50°C con un errore percentuale di 0.89 % e la media di t3, cioè la temperatura di equilibrio, è 32.71 土 0.01°C con un errore percentuale di 0.03 %.

Nella seconda fase, abbiamo riscaldato 100 g di acqua utilizzando un fornello fino a raggiungere la temperatura t1 =56.45 °C. Successivamente, abbiamo versato questa acqua nel calorimetro, che si trovava a una temperatura iniziale di t2=21.94 °C Il sistema ha quindi raggiunto la temperatura finale, cioè la temperatura di equilibrio, di t3=32.71 °C. Ripetendo il procedimento, abbiamo calcolato Q1​ (calore ceduto dai 100 grammi di acqua) e Q2​ (calore assorbito dai 200 grammi di acqua). Dividendo la differenza per 4.186 cal/(g*°C) e (t2−t1), abbiamo ottenuto un equivalente in acqua del calorimetro, confermando i dati ottenuti nella fase 1. meq= 20.4 g

DESCRIZIONE SECONDA FASE

CHE COS’È LA MASSA EQUIVALENTE DEL CALORIMETRO

L'equivalente in acqua del calorimetro è quella massa di acqua che assorbirebbe lo stesso calore che viene sottratto dal calorimetro e dagli altri oggetti contenuti in esso.

METODO DI CHAUVENET APPLICATO ALLA PRIMA FASE

Per la prima fase abbiamo utilizzato il metodo di chauvenet per eliminare i dati non accettabili, così scoprendo che la media di t1​ è 21.96 土 0.21°C con un errore percentuale di 0.96 % e quella di t3 è 23.91 土 0.4°C con un errore percentuale di 1.67 %.

DISCUSSIONE SULLA PROBABILITÀ DELLA RIUSCITA

Nella prima fase la massa equivalente risulta corretta con i numeri da noi presi in laboratorio di fisica open e non con quelli ottenuti con il metodo di Chauvenet, anche se i dati rientrano negli errori percentuali. Invece la seconda fase risulta corretta sia con i dati da noi prelevati in laboratorio, sia con quelli ottenuti con il metodo di Chauvenet. Quindi possiamo dire che l’esperimento è riuscito perché tutti i dati rientrano negli errori percentuali.