Journalark Varmekapacitet 1 Formål Formålet med dette eksperiment er at undersøge ændringer i temperatur og energimængder ved opvarmning af vand med en elkedel og med varme metalklodser. Til at opfylde dette formål måles nyttevirkningen af en elkedel og varmekapaciteten af en række forskellige metaller. 2 Teori En af de mest centrale dele af varmelæren er et begreb kaldet energibevarelse. Forklar hvad energibevarelse er og giv et eksempel på en termisk proces, hvor du beskriver energiens bevægelser mellem stoffer og evt. omformning. Når en elkedel varmer vand op laver den elektrisk energi om til termisk energi. Forklar hvad elkedlens effekt er og hvad man måler den i. Ikke al den elektriske energi, der går ind i elkedlen bliver brugt til at varme vandet op. Forklar begrebet nyttevirkning og giv et eksempel på noget med en høj nyttevirkning og noget med en lav. Hvilket interval kan nyttevirkningen ligge i?
3 Materialeliste Skriv nedenfor en liste over alle de ting du har brugt i forbindelse med forsøget. 4 Metode 4.1 Nyttevirkning for en elkedel 1. Afvej ca. en liter vand i en elkedel. Noter dine målinger i afsnittet resultater. 2. Sæt elkedlen til med en effektmåler. 3. Mål starttemperaturen for vandet. 4. Varm vandet op til ca. 60 C. Noter undervejs hvis der sker ændringer i den målte effekt og noter tiden det tager at varme vandet op (og tidspunkter for evt. ændringer i effekt). 5. Beregn nyttevirkningen ved hjælp af dine målinger og angiv dine resultater i næste afsnit. 4.2 Varmekapacitet for metaller 1. Mål masse og volumen af metalklodsen og beregn massefylden af den. 2. Afvej mellem 50 og 100 ml vand i en flamingokop. Mål temperaturen af vandet. 3. Kog noget vand og nedsænk metalklodsen i vandet. 4. Når du er overbevist om at metalklodsen har samme temperatur som vandet måler du temperaturen og overfører straks metalklodsen til flamingokoppen. 5. Mål temperaturen af vandet i flamingokoppen løbende og noter den højeste temperatur vandet opnår. 6. Beregn den specifikke varmekapacitet for det metal din klods er lavet af og angiv dine resultater i næste afsnit. 2
5 Resultater 5.1 Nyttevirkning for en elkedel Udfyld dine målte værdier i tabel 1. Den specifikke varmekapacitet for vand kan du slå op i databogen. Tabel 1: Nyttevirkning målinger Måling Værdi m elkedel m elkedel+vand m vand T start T slut P t c vand Nyttevirkningen (η) beregnes efter følgende ligninger: P t opvarmning = A m vand c vand (T slut T start ) = Q Q A = η Beregn nyttevirkningen og vis dine udregninger nedenfor. 5.2 Varmekapacitet for metaller Udfyld dine målte værdier i tabel 2. Den specifikke varmekapacitet for dit metal kan du slå op i databogen. Den specifikke varmekapacitet for klodsen beregnes ved følgende ligninger: Q vand = m vand c vand (T slut T start,vand ) Q klods = m klods c klods (T slut T start,klods ) Q vand = Q klods c klods = m vand c vand (T slut T start,vand ) m klods (T slut T start,klods ) Dine resultater og resten af klassens resultater afviger højst sandsynligt en smule fra værdierne i databogen. Angiv dine og resten af klassens resultater i tabellerne nedenfor og beregn de procentvise afvigelser. 3
Tabel 2: Varmekapacitet målinger Måling Værdi m klods V klods m kop m kop+vand m vand T start,vand T start,klods T slut c metal Tabel 3: Målinger af massefylde Metal Målt ρ Teoretisk ρ Tabel 4: Målinger af specifik varmekapacitet Metal Beregnet c klods Teoretisk c klods % afvigelse 4
6 Diskussion Beskriv dine resultater. Hvad har du målt, hvad gjorde du i forsøget og var der noget, der blev gjort forkert? Skriv mindst fem sætninger. Forklar dine resultater. Hvad betyder dine resultater, hvilke antagelser har du måttet gøre i forsøget, hvad kan være skyld i eventuelle fejl? Skriv mindst fem sætninger. Vurder dine resultater. Er dine resultater forventelige, hvor godt passer de til de teoretiske værdier, forklar årsagerne, hvis du har store afvigelser. Skriv mindst fem sætninger. 7 Konklusion Skriv en konklusion på dine resultater, hvor du fastslår hvad din målte nyttevirkning af elkedlen er og hvad klassens målte varmekapacitet for metallerne var. Angiv hvor mange procent de målte varmekapaciteter afviger fra de værdier I fandt i databogen. 5