Fysik

Fællestemperatur for is og vand (Termodynamik)

19. juli 2017 af Slashdash - Niveau: C-niveau

Hej SP. Jeg har et par spørgsmål angående fællestemperatur under et forsøg, hvor is og vand blandes . Jeg undrer mig over, hvordan man finder fællestemperaturen (efter at der er gået noget tid)? Jeg ved, at man kan undersøge, hvor meget energi det vil kræve for isen, at gå fra f.eks. -18 til 0 grader og derefter, hvor meget energi det vil kræve for isen at smelte, og se om vandet kan levere den mængde energi, men jeg er forvirret, og har nogle spørgsmål:

1) Hvordan beregnes fællestemperaturen, hvis vandet ikke har nok energien til at smelte isen (men har nok energi til at bringe isen ned til 0 grader)? I denne antager jeg, at fællestemperaturen må være 0 grader.

2) Hvordan beregnes fællestemperaturen, hvis vandets energi ikke er tilstrækkelig nok til at få isens temperatur ned til 0 grader?

3) Hvordan beregnes temperaturen, hvis vandet kan bringe isen til frysepunktet og smelte isen?

Brugbart svar (0)

Svar #1
20. juli 2017 af mathon

1) "Hvordan beregnes fællestemperaturen, hvis vandet ikke har nok energi til at smelte isen (men har nok energi til at bringe isen op til 0 grader)? I denne antager jeg, at fællestemperaturen må være 0 grader", hvilket er rigtigt.

2) "Hvordan beregnes fællestemperaturen, hvis vandets energi ikke er tilstrækkelig nok til at få isens temperatur op til 0 grader?"

$\small \small\! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! m_{is}\cdot \left ( 2{.}0\; \tfrac{kJ}{kg\cdot K} \right )\cdot \left ( F-\left ( -18\; K \right ) \right )=m_{vand}\cdot \left ( 4{.}186\; \tfrac{kJ}{kg\cdot K} \right )\cdot T_{vand}+m_{vand}\cdot\left ( 334\; \tfrac{kJ}{kg} \right )+m_{\underset{nu\; is}{\underbrace{vand}}}\cdot \left ( 2{.}0\; \tfrac{kJ}{kg\cdot K} \right )\cdot \left ( 0-F \right )$

3) "Hvordan beregnes temperaturen, hvis vandet kan bringe isen til frysepunktet og smelte isen?"

Fællestemperaturen er 0°C.

Brugbart svar (0)

Svar #2
20. juli 2017 af Eksperimentalfysikeren

Jeg formoder, at 3) skal læses sådan, at vandet har mere energi, end der skal til for at bringe isen op til frysepunktet og derefter smelte den. Vandet afkøles til sluttemperaturen og afgiver derved en del af sin energi. Denne energi bruges til 1) opvarmning af isen, 2) smeltning af isen og 3) opvarmning af smeltevandet til sluttemperaturen.

Læg iøvrigt mærke til fælde i spørgsmål 2). Man skal huske (sådan som Mathon har gjort det) at det varme vand vil fryse til is.

Brugbart svar (0)

Svar #3
20. juli 2017 af mathon

…hvis mere end smelte isen dvs. opvarmning af smeltevand:

$\small \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \!\! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! m_{is}\cdot \left (2{.}0\; \tfrac{kJ}{kg\cdot K} \right )\cdot \left ( (0-(-18))\; K \right )+m_{is}\cdot \left ( 334{.}0\; \tfrac{kJ}{kg} \right )+m_{smeltevand}\cdot \left ( 4{.}186\; \tfrac{kJ}{kg\cdot K} \right )\cdot\left ( F-0\; K \right )=m_{vand}\cdot \left ( 4{.}186\; \tfrac{kJ}{kg\cdot K} \right )\cdot \left ( T_{beg}-F \right )$

Skriv et svar til: Fællestemperatur for is og vand (Termodynamik)

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.