Fejlkilder: Varmefylde af et lod

Teoretisk har du ret, - ekstra varm masse giver højere fællestemp. Men i praksis vil dråberne sikkert nå at fordampe eller at dryppe af loddet.

Tip til andre fejlkilder: Tænk over om varmeenergien virkelig er bevaret.

#1

Teoretisk har du ret, - ekstra varm masse giver højere fællestemp. Men i praksis vil dråberne sikkert nå at fordampe eller at dryppe af loddet.

Tip til andre fejlkilder: Tænk over om varmeenergien virkelig er bevaret.

Tak!

En anden fejlkilde, jeg var overvejet, er i hensyn til varmetab. Der er ikke et fuldstændigt isoleret system, så i praksis ville de varme vand i koppet måske afgive varme ude til omgivelserne, således at man får en for lille fællestemperatur. Dette vil gøre, at vores resultat måske er 'for lille'. Er det korrekt?

Hvad med når man skal transpotere loddet ned til koppen. Der vil nok ske et fald i temperatur, så den ikke er præcis 100 grader. Hermed bør Δt_vand 'være mindre'. Fejlkilden skubber altså vores resultat ned.

Er det korrekt? 

Når forsøget ikke foretages isoleret undslipper der energi fra både loddet og det opvarmede vand, så T_f  bliver mindre:

Derved bliver tælleren mindre og nævneren større, så ja, den beregnede c_l  bliver mindre end den reelle værdi.

#3

Når forsøget ikke foretages isoleret undslipper der energi fra både loddet og det opvarmede vand, så T_f  bliver mindre:

Derved bliver tælleren mindre og nævneren større, så ja, den beregnede c_l  bliver mindre end den reelle værdi.

Ville man ikke herudover kunne sige, at fejlkilden med varmetab er mere dominerende end fejlkilden med dråberne?

Jeg har tænkt lidt over, hvordan man helt præcist skal formulere fejlkilden med dråberne? Jeg ved det giver en højere fællestemperatur, men hvad er den helt præcise forklaring? 

Jo som i #1.

Så vil man have:

altså omtrent det samme som i #3.

#5

Jo som i #1.

Så vil man have:

altså omtrent det samme som i #3.

Tusind tak for din hjælp, ringstedlc!!!

En mere ting. Da vi snakkede om fejlkilderne i klassen, så blev der nævnt en fejlkilde ift. at loddet ikke har en præcis temperatur på 100 grader, når den sættes i vandet, fordi der går et par sekunder fra den er i det kogende vand, til at den er i koppen. For at være sikker, er dette så ikke endeligt det samme som fejlkilde med varmetab? altså #3? Dens starttemperatur er tydeligvis ikke præcist 100 grader, og fællestemperaturen bliver også 'for lille', da så har loddet mindre energi at give af? Eller?

Jo og derfor skrev jeg 

#3

Når forsøget ikke foretages isoleret undslipper der energi fra både loddet og det ...

#7

Jo og derfor skrev jeg 

#3

Når forsøget ikke foretages isoleret undslipper der energi fra både loddet og det ...

Jeg har tænkt lidt over, hvordan man helt præcist skal formulere fejlkilden med dråberne? (nu ved jeg, den ikke er dominerende, men jeg tror den skal i hvert fald nævnes i opgaven). Jeg ved det giver en højere fællestemperatur, men hvad er den helt præcise forklaring? Er det fordi den gør vandet i koppen varmere?

Når massen (med temp. på 100 ºC) er større end m_l tilføres der mere energi til vandet. Derfor fås en højere fællestemp.

Eksempel på beregning af ekstra energi:

Sammenhold nu dette med energien til at opvarme fx 200 g vand fra 35 ºC til fællestemp. Og dét var endda ved 20 dråber... Dét giver en fejl, men den er meeget lille.

#9

Når massen (med temp. på 100 ºC) er større end m_l tilføres der mere energi til vandet. Derfor fås en højere fællestemp.

Eksempel på beregning af ekstra energi:

Sammenhold nu dette med energien til at opvarme fx 200 g vand fra 35 ºC til fællestemp. Og dét var endda ved 20 dråber... Dét giver en fejl, men den er meeget lille.

Jeg forstår ikke helt beregningen her. Viser den, at de 20 varme dråber tilfører under 418.2 J til vandet? 

Som jeg har forstået kalorimeterligningen, så viser denne beregning at det kræver under 418,2 J at varme 1 g vand op fra fællestemperaturen til 100ºC ?

En anden ting: Hvor mange kan man antage at varmetabet til omgivelserne er? (#3) Jeg havde tænkt måske...2-3 grader? (altså fællestemperaturen er 2-3 grader for lille) Er det fint, eller for højt/lavt?

Ja, den viser, at 20 dråber højest tilfører 418.2 J til vandet og derved fællestemperaturen.

"En anden ting":

Varmetabet afhænger bla. af:

- vandets overfladeareal (direkte kontakt med "stuetemp.")

- forskellen på T₀ , T_f  og "stuetemp". Hvis T_f ender langt fra T₀ og derved endnu længere fra "stuetemp." afkøles vandet mere. Det vil sige, at loddets varmekapacitet bør afpasses til vandets.

- koppens varmeledningsevne / isolationsevne medvirker også til varmetab.

Jeg ville ikke komme med et skud fra hoften på fejlkildernes betydning i grader.

Hvis du kender loddets materiale, kan c_l slås op. Opstil så en teoretisk beregning af T_f og sammenlign med din målte.

Det er forståeligt, at du gerne vil have argumenterne i orden. Dog synes jeg at du har fået en del hjælp til forståelsen af fejlkilderne. Prøv nu selv at forfatte argumenterne og så kigger vi eventuelt på dem.

#13

Det er forståeligt, at du gerne vil have argumenterne i orden. Dog synes jeg at du har fået en del hjælp til forståelsen af fejlkilderne. Prøv nu selv at forfatte argumenterne og så kigger vi eventuelt på dem.

Jeg har kigget på hvilke argumenter der er. Og her er hvad jeg har fundet frem til

* Eftersom vores resultat er for lille, med en procentvis afvigelse på omtrent -10,5%, så vil det være oplagt, at det er fejlkilden med varmetab, der er dominerende, da den jo trækker vores resultat ned

* I fejlkilden med dråberne er det tale om ganske få dråber, da de fleste nok er nået at falde på bordet. Den ville nok ikke kunne hæve fællestemperaturen med meget. Hvis jeg skulle lave et skøn, så har den måske gjort fællestemperaturen 0,5 grad celsius for høj (min underviser vil gerne have vi skal lave beregninger på fejlkilderne) Nu laver jeg en beregning, hvor jeg trækker 0,5 celsius fra min fællestemperature, og regner varmefylden igen. Den gøre resultatet kun lidt mindre, så vi kan sige at denne fejlkilde IKKE er dominerende.

*Så er der fejlkilden med varmetab. Nu går jeg ind og laver beregningen for varmefylden igen, men denne gang gøre jeg start-temperaturen for loddet lidt mindre (omkring 99,46 grad celsius. Den er måske kun i luften i ganske kort tid, så den kan ikke nå at afgive meget energi) og så gøre jeg også fællestemperaturen lidt større (nu tager forsøget ikke så lang tid, så den skal måske kun gøres 1,5-2 grad celsius større). Og jeg ser, at den giver en større difference end hos den tidligere fejkilde. Den er hermed dominerede

Hvad synes du?

Jeg forstår ikke, hvordan du kan "bare" kan sænke loddets starttemp. (du beskriver forsøget i datid) og slet ikke hvordan du hæver fællestemp. Den er jo en addition af de to energimængder som du sætter sammen. Så hvis én eller begge starttemp. sænkes, så fås en lavere fællestemp.

Vedr. varmetab: Ja, loddet mister kortvarigt energi under transport fra varmekilden til vandet. Men det største varmetab kommer sikkert fra vandet, der afkøles til omgivelserne mens temperaturerne "blandes" til den opnåede fællestemp.

#15

Jeg forstår ikke, hvordan du kan "bare" kan sænke loddets starttemp. (du beskriver forsøget i datid) og slet ikke hvordan du hæver fællestemp. Den er jo en addition af de to energimængder som du sætter sammen. Så hvis én eller begge starttemp. sænkes, så fås en lavere fællestemp.

Vedr. varmetab: Ja, loddet mister kortvarigt energi under transport fra varmekilden til vandet. Men det største varmetab kommer sikkert fra vandet, der afkøles til omgivelserne mens temperaturerne "blandes" til den opnåede fællestemp.

Altså det jeg tænkte, at det man skulle, var at lave skøn over hvor meget fejlkilderne betød. Jeg mente sådan, at vi kunne 'antage' at varmetab-fejlkilden har betydet, at fællestemperaturen er blevet 2 grader celsius for lav. Hvis vi så lagde de 2 grader celsius til vores fællestemperature ville vi altså få et andet tal for fællestemperaturen og en anden varmefylde.

På samme måde kunne vi måske 'antage' at varmetabet på loddet har betydet, at starttemperaturen er reelt blevet 0,5 grad celsius under de 100 grader, og så kunne vi lave beregningen igen, men med vores 'nye tal' for starttemperaturen.

Og på den måde kunne vi måske se, om disse fejlkilder ændrer vores resultat markant eller ej.

Så har jeg misforstået #14.

#16 lyder fornuftigt. Det er altid godt at refllektere over hvad der egentligt foregår og "lege" lidt med værdierne for at se hvad der sker med resultaterne.

Det kan give en bedre forståelse på sammenhængen mellem teori og praksis.

Om dine antagelser så er rimelige, afhænger jo meget af forsøgets data, så det kan jeg udenvidere ikke sige noget om.

#17

Så har jeg misforstået #14.

#16 lyder fornuftigt. Det er altid godt at refllektere over hvad der egentligt foregår og "lege" lidt med værdierne for at se hvad der sker med resultaterne.

Det kan give en bedre forståelse på sammenhængen mellem teori og praksis.

Om dine antagelser så er rimelige, afhænger jo meget af forsøgets data, så det kan jeg udenvidere ikke sige noget om.

Nu vil jeg lige være sikker: Ift fejlkilden med varmetab, er det så kun fællestemperaturen, og start temperaturen for loddet man skal 'ændre'? Har fejlkilden nogen effekt på vandets start temperatur?

Når vandets temperatur er målt, så går der trods alt et par sekunder, hvor man lige skal gå over og få sat loddet i. Der kan temperaturen måske nå at falde, pga varmetab?

Eller er varmetabet så minimalt er det ikke er værd at nævne? 

Og ved fejlkilden ved dråberne, er det så ikke kun fællestemperaturen man skal 'ændre'?

Igen; du skal/kan ikke ændre fællestemp. Den er en konsekvens af "blandingen" af energierne fra loddet, vandet og varmetabet. De to første er så igen bestemt af masserne, deres spec. varmefylder og temp.

I tiden fra måling til "blanding" afkøles både lod og vand. Loddet vil sikkert miste mere energi end vandet, dels fordi dets temp-forskel til omgivelserne er større, dels fordi c_l sikkert er mindre end c_v og endelig fordi metaller er væsentligt bedre varmeledere end vand. Det vil sige, at hele loddet (både overflade og indre del) hurtigere end vandet vil ændre temp. Derfor skal denne tid selvsagt gøre minimal i et optimalt forsøg.

Men når så loddet er i vandet afgiver det kun energi til vandet. Energi som relativt langsomt fordeles i vandet indtil fællestemp. nås.

I hele den tid afgiver vandet energi til omgivelserne. Og endda mere og mere fordi temp.-forskellen til omgivelserne stiger. Derfor har du sikkert rørt rundt i vandet for at minimere opvarmningstiden.

Jeg vil mene, at det sidstnævnte varmetab er langt det største.

Men prøv at lave nogle beregningseksempler, hvor du ændrer en parameter ad gangen, - du har formlerne, og se hvilke variationer, der giver størst  indvirkning på fællestemperaturen.

#19

Igen; du skal/kan ikke ændre fællestemp. Den er en konsekvens af "blandingen" af energierne fra loddet, vandet og varmetabet. De to første er så igen bestemt af masserne, deres spec. varmefylder og temp.

I tiden fra måling til "blanding" afkøles både lod og vand. Loddet vil sikkert miste mere energi end vandet, dels fordi dets temp-forskel til omgivelserne er større, dels fordi c_l sikkert er mindre end c_v og endelig fordi metaller er væsentligt bedre varmeledere end vand. Det vil sige, at hele loddet (både overflade og indre del) hurtigere end vandet vil ændre temp. Derfor skal denne tid selvsagt gøre minimal i et optimalt forsøg.

Men når så loddet er i vandet afgiver det kun energi til vandet. Energi som relativt langsomt fordeles i vandet indtil fællestemp. nås.

I hele den tid afgiver vandet energi til omgivelserne. Og endda mere og mere fordi temp.-forskellen til omgivelserne stiger. Derfor har du sikkert rørt rundt i vandet for at minimere opvarmningstiden.

Jeg vil mene, at det sidstnævnte varmetab er langt det største.

Men prøv at lave nogle beregningseksempler, hvor du ændrer en parameter ad gangen, - du har formlerne, og se hvilke variationer, der giver størst  indvirkning på fællestemperaturen.

Hvordan kan det være, at loddet ikke afgiver energi til omgivelserne, når den er i vandet?

Så altså: I tiden fra måling til blanding mister loddet energi, og herved, når energierne fra loddet og vandet 'blandes sammen', så får man en 'for lille' fællestemperatur ergo et mindre resultat for varmefylden?