Fysik

Termodynamik og transmission

13. marts 2014 af Victorfigu (Slettet) - Niveau: A-niveau

Hey! 

Jeg kunne godt bruge noget hjælp inden for fysikkens termodynamik. Jeg har lavet et forsøg hvor jeg har målt temperaturen inde i en flamingokasse over et tidsforløb. Det vil sige, vi satte en pære ind i kassen, måler temperaturen inde i kassen og uden for kassen, altså i lokalet. Meningen var, at vente indtil effekten inde i kassen er lig med effekten der strømmer ud af kassen. Dette gjorde vi, og temperaturen stabiliserede sig ved lidt over 65 minutter. 

Nu står jeg tilbage med resultaterne og skal behandle data. Formålet er, at bestemme den specifikke varmeledningsevne, (den gamle k-værdi, nutidige u-værdi) samt varmeledningsevnen for materialet flamingo (lambda værdien). Følgende formel har jeg fundet: k=Q/t\cdot d/A(T_b_o_k_s-T_l_o_k_a_l_e)

Q er varmeenergi, t er tid, d er tykkelsen på væggene. Indtilvidere har jeg ikke fundet nogle formler hvor effekten af pæren skal inddrages, men for mig virker dette mærkeligt, eftersom det jo er en vigtig faktor i forsøget. Herefter kan jeg heller ikke finde ud af, hvordan lambdaværdien skal beregnes. Er der nogel der kunne hjælpe mig? Se vedhæftede billede for kurve og strømforsyning med tilhørende effekt og ampære værdi. 

På forhånd mange tak! 

Vedhæftet fil: Untitled.png

Brugbart svar (0)

Svar #1
13. marts 2014 af hesch (Slettet)

Q er energi. 

Q/t er effekt, altså antal Watt pæren yder.


Svar #2
13. marts 2014 af Victorfigu (Slettet)

Nej Q/t er den mængde varme, der transporteres over tid gennem overfladen med arealet A og tykkelsen d. Q er varmeenergi som defineres ved Q=m*c*Delta T, hvor c er den specifikke varmekapacitet for materialet som her er flamingo. 


Svar #3
13. marts 2014 af Victorfigu (Slettet)

Nej Q/t er den mængde varme, der transporteres over tid gennem overfladen med arealet A og tykkelsen d. Q er varmeenergi som defineres ved Q=m*c*Delta T, hvor c er den specifikke varmekapacitet for materialet som her er flamingo. Q er altså Joule. 


Brugbart svar (0)

Svar #4
13. marts 2014 af hesch (Slettet)

Q er varmeenergi, der måles i Joule.

Effekten 1 Watt defineres ved  1 Joule/sek  alias  Q / t.

Ved formlen:

k = ( Q / t ) * ( d / ( A * ΔT ) )    kommer enheden for k ud som:

        W     *   m / ( m2 * K )   = W*m-1*K-1

Og den er da, så vidt jeg husker, rigtig nok ?

PS:  http://da.wikipedia.org/wiki/Specifik_varmeledningsevne


Svar #5
13. marts 2014 af Victorfigu (Slettet)

Ifølge mine kilder er enheden W/k*m^2? 

Tak for det hurtige svar, men derudover har jeg nogle flere spørgsmål: 

1: Vi er enige i, at k-værdi og u-værdi er det samme, men at navnet bare blev skiftet ikke? 

2: Hvordan beregner jeg så lambda værdien, som egentlig næsten er det samme som k/u-værdien, udover den er specifik for materialet. 

3: Var min formel for beregning af Q korrekt? Kan den bruges til at beregne Q/t med? 


Brugbart svar (0)

Svar #6
13. marts 2014 af hesch (Slettet)

Vis mig din kilde ang. specifik varmeledningsevne.

Du må holde rede i begreberne  varmeledningsevne / specifik varmeledningsevne / varmekapacitet.


Brugbart svar (0)

Svar #7
14. marts 2014 af hesch (Slettet)

#5:  λ-værdi er det samme som specifik varmeledningsevne   ( enhed: W*m-1*K-1 )

      U-værdi = λ * d / A     er det samme som varmeledningsevne    ( enhed: W*m-2*K-1 )


Svar #8
15. marts 2014 af Victorfigu (Slettet)

Den formel som jeg har fundet frem til beregner altså lambdaværdien og ikke u-værdien? 

http://fysikleksikon.nbi.ku.dk/v/varmeledning/ - dette er min kilde for varmeledningsevne som siger at k-værdien er lig med: Q/t*d/A(DeltaT), men k-værdi er lig med u-værdi, som er specifik for en del af en konstruktion, for eksempel en ydermur der består af teglsten, isolering, gasbeton og beklædning, mens lambdaværdien udtrykker den specifikke varmeledningsevne for materialet, der eksempelvis kunne være rockwool. Men du sige at formlen jeg har fundet er til lambdaværdien hvilket min kilde ikke siger? 

Jeg har kigget på wikilinket du sendte mig og de siger at k-værdi er lig med lambdaværdi så jeg er lidt forvirret i begreberner det har du ret i. Hvis du siger at formlen jeg har fundet i virkeligheden beskriver lambdaværdi er det lidt af et plottwist for mig i min opgave haha! Men det ville dog også give mening. 


Svar #9
15. marts 2014 af Victorfigu (Slettet)

Hvis jeg nu giver dig følgende informationer:

- Flamingokassen vejer 247g

- Tykkelsen på væggene i flamingokassen er 4cm

- Pæren inde i boksen lyser med en effekt på 3,3V og 3,4A

- Temperaturfoskellen mellem inde og ude når temperaturen inde i kassen er konstant: 57,7 (80,5-22,8) Enheder i grader

- Forløbet gik over 3825 sekunder altså 63,75 minutter

Kan du udregne lambdaværdien og u-værdien for mig? Jeg er alt for forvirret lige nu til at gøre det, men med disse informationer om mit projekt tror jeg det burde kunne lade sig gøre. På forhånd mange tak for din hjælp. 

PS: Dette er hvad jeg tror er Q i formlen.


Brugbart svar (0)

Svar #10
15. marts 2014 af hesch (Slettet)

#8: Den formel som jeg har fundet frem til beregner altså lambdaværdien og ikke u-værdien?   Ja, det siger den enhed du kommer ud med jo. Om du så starter formlen med  k = , u = ,  λ = ,  ændrer ikke ved dette: Det er den specifikke vareledningsevne, du beregner.

Din kilde skriver et sted:

Den specifikke varmeledningsevne κ, der til tider også kaldes den specifikke termiske konduktivitet, for et stof er defineret som:

κ= blablabla

Hvor κ er varmeledningsevnen for materialet.

Altså, det er jo to forskellige ting, som skrevet i #7.

#9:  Jeg mangler et overfladeareal på kassen.


Svar #11
15. marts 2014 af Victorfigu (Slettet)

Nu skriver du at k både er den specifikke varmeledningsevne OG varmeledningsevnen. Og ja, jeg er med på at det er to forskellige ting, men det virker som om at folk mixer tingene i de mange forskellige kilder jeg efterhånden har fundet frem til. Overfladearealet er 2700cm2. Udregningerne til dette har jeg vedhæftet som billede. 

Tusind tak for din tid og hjælp, det er jeg meget taknemmelig for. 

Vedhæftet fil:foto (3).JPG

Brugbart svar (0)

Svar #12
15. marts 2014 af hesch (Slettet)

Nej, jeg skriver ikke, at κ er både det ene og det andet. Det er din kilde, der gør det.

Jeg har forstået, at du har varmet kassens indre op, indtil der er opnået konstant temperatur. Kassens varmekapacitet har bevirket, at temperaturen er vokset efter en eksponentialfunktion, men denne varmekapacitet har efter 65 min. ikke længere betydning, da der nu er opnået konstant temperaturbalance. Varmekapaciteten optager ikke længere energi.

Ppære = 3,3V * 3,4A = 11,22 W     =>

U-værdi * 2700cm2 * 57,7K = 11,22 W  =>

U-værdi = 0,7202 W*m-2*K-1

λ = U-værdi * Areal / d = 0,7202W*m-2*K-1 * 2700cm2 / 4cm = 4,861 W*m-1*K-1


Brugbart svar (0)

Svar #13
16. marts 2014 af hesch (Slettet)

#2:  Rettelse:   

Sidste linie blev forkert:

U-værdi = λ / d    =>

λ = U * d = 0,7202 W*m-2*K-1 * 4 cm = 0,0288 W*m-1*K-1

Det passer bedre med værdier for lignende materialer.


Svar #14
16. marts 2014 af Victorfigu (Slettet)

Mange tak fordi du gad at lave disse beregninger for mig. Men som jeg mistænkte brugte du ikke formlen som jeg fandt frem til og også står i mit opslag. Altså: k=Q/t*d/A(T_b_o_k_s-T_l_o_k_a_l_e). Dog er denne formel lidt misledende eftersom, at vi fandt ud af at den ikke udtrykker k-værdien (u-værdien), men lambdaværdien. Kunne du eventuelt uddybe dine beregninger så jeg kan se hvilke formler du har benyttet dig af, og eventuelt fortælle mig om min formel er korrekt, eller om man skal bruge en anden? 

Tak for din hjælp.


Svar #15
16. marts 2014 af Victorfigu (Slettet)

Når man nærlæser min kilde står der faktisk:" Den specifikke varmeledningsevne k"..."Hvor k er varmeledningsevnen for materialet", disse to betyder jo egentlig det samme: nemlig at k i virkeligheden er lambdaværdien der beregnes med formlen der blandt andet står opskrevet i #14. U-værdien er jo så den der kan beregnes med formlen: U=(\lambda*d)/A. Mener du også at det er disse to formler jeg skal regne efter? 


Svar #16
16. marts 2014 af Victorfigu (Slettet)

For resten, hvis du ser denne kilde siger de at enheden for lambda er W/m/K hvilket ikke helt er det samme som det, du opskrev. Hvad tænker du om det? 


Brugbart svar (0)

Svar #17
16. marts 2014 af hesch (Slettet)

#16:  Hvor har jeg skrevet, at den specifikke varmeldeningsevne alias λ-værdien ikke har enheden:

W*m-1*K-1 ?

#15:  Nej, jeg har slået det efter:  U = λ / d  ( definition ).  U får hermed enheden: W*m-2*K-1.  Samme korrekte enhed fås også, hvis  U = ( λ * d ) / A  benyttes, og det var det, der "narrede" mig, blot blev værdien helt forkert ( 4,816 ).  Benyttes U = λ / d, findes værdien til 0,0288, hvilket stemmer med tabelværdier for lignende isolationsmaterialer.

#14:  k-værdi svarer til λ-værdi, ikke til U-værdi.

Beregningerne i #12 er korrekte, bortset fra sidste linie, der skal udskiftes med linien i #13, altså:

Ppære = 3,3V * 3,4A = 11,22 W     =>

U-værdi * A * ΔT = 11,22W          =>

U-værdi * 2700cm2 * 57,7K = 11,22 W  =>

U-værdi = 0,7202 W*m-2*K-1

λ = U * d = 0,7202 W*m-2*K-1 * 4 cm = 0,0288 W*m-1*K-1


Svar #18
16. marts 2014 af Victorfigu (Slettet)

Det her emne har forvirret mig så meget at jeg snart ikke ved hvad jeg selv skriver... Men nu vil jeg give dig et detaljeret indblik i hvad jeg tror jeg har fundet ud af: 

Ifølge den store danske er k-værdi det samme som u-værdi og beskriver en konstruktions isolationsevne. Med konstruktion menes der eksempelvis en mur bestående af: teglsten-isolans-indervæg-beklædning.

Ifølge fysikleksikon siger de at den specifikke varmeledningsevne har symbolet k og beregnes fra formlen: k=q/t*d/A(\Delta T).

Ifølge wiki, siger de at den specifikke varmeledningsevne har symbolet k og beregnes fra formlen:  [k=q/t*d/A(\Delta T)] .

Ifølge hvad jeg tror, er specifik varmeledningsevne det samme som lambdaværdi og beskriver et materiales isoleringsevne. Dette er specifikt for materialet som kan være alt, fx flamingo eller rockwool

Ifølge e-formel er Q varmeenergi.

Ifølge isover er Q varmestrøm og har i virkeligheden bogstavet q.

Ifølge isover beregnes lambda i virkeligheden som \lambda =(d*q)/\Delta T, hvor q er varmestrømmen.

Ifølge isover beregnes u-værdien i virkeligheden som: U=1/r_m+\Delta U

Ifølge den store danske beregnes u-værdien som U=\lambda /d

Jeg tror ikke jeg glemte noget, men håber nu at du forstår hvorfor jeg er så mistroisk over for alt hvad der er skrevet på nettet. Kan du forklare mig hvad der er rigtigt og hvad der er forkert samt hvilke formler jeg skal bruge, og hvilke du har brugt, hvis de du har brugt er nogle af dem jeg har vist indtil nu?

Mange tak for din tid. 


Svar #19
16. marts 2014 af Victorfigu (Slettet)

#17 kan du forklare helt præcist hvad det er du gør når du beregner effekten af pæren og ud fra det kommer frem til u-værdien? For det forvirre mig lidt, eftersom u-værdi er lig med lambda/d og effekten af pæren ikke inkluderes nogle stedet. Jeg kan ikke helt forstå logikken i dine beregninger, men hvis nu du pindede det helt 100% ud for mig, og fortæller hvor effekten fra pæren spiller ind i forhold til u-værdien og hvor formlerne kommer fra, så kan jeg nok godt forstå det. 

mange tak for din hjælp - igen. 


Brugbart svar (0)

Svar #20
17. marts 2014 af hesch (Slettet)

Specifik varmeledningevne = k-værdi = λ-værdi.   Enhed:  W*m-1*K-1.

Varmeledningsevne = U-værdi = ( Specifik varmeledningsevne ) / tykkelse = λ/d.  Enhed:  W*m-2*K-1.

U-værdien fortæller, hvor mange Watt, der transmitteres gennem et isolationslag pr. m2 pr. ΔT. Så når man ganger U med (areal * ΔT), finder man varmestrømmen i Watt. Heraf ligningen:  U-værdi * A * ΔT = 11,22W.

Den elektriske effekt i pæren:  P = U * I = 3,3V * 3,4A = 11,22W


Skriv et svar til: Termodynamik og transmission

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.