varmelære

Øvelse 1:
Den specifikke varmekapacitet for vand


Formål:
Øvelsens formål er at bestemme den specifikke varmekapacitet for vand.

Apparatur:
Vægt, termometer, stopur, flamingobæger, dyppekoger, omrører, og effektmåler.

Udførelse:
Vi startede med at veje et tomt ”flamingobæger”:m1 = 12,5 g.
Derefter fyldte vi bægeret 2/3 op med vand og vejede det på ny:m2 = 204,2 g.
mv = m2 – m1 <= > 204,5 g – 12,5 g = 191,7 g
Så målte vi begyndelsestemperaturen T1 (Efter at den var stabiliseret): 18, 6 ºC.
Sluttemperaturen: = 60 ºC efter ca. = 1 min og 54 sek. Stabiliseret: T2 = 61,9 ºC.
Niels Hartling fandt effekten P med en effektmåler P = 321 watt.

Derefter gentog vi forsøget og kom frem til disse resultater:

m1 = 12,5 g.m2
m2 = 204,9 g.
T1 = 14,6 ºC.
Tid = 2 min og 16 sek.
T2 = 62, 4 ºC.




Måleresultater:









Forsøg 1
60 ºC tid i minutter. Forsøg 1
Starttemperatur i C stabiliseret. Forsøg 1
Sluttemperatur i C stabiliseret.
1,54 T1 = 18, 6 ºC. T2 = 61,9 ºC.

Forsøg 2
60 ºC tid i minutter. Forsøg 2
Starttemperatur i C stabiliseret. Forsøg 2
Sluttemperatur i C stabiliseret.
2,16
T1 = 14,6 ºC.

T2 = 62, 4 ºC.


Forsøg 1: m1
målt i gram 12,5
Forsøg 1: m2 målt i gram. 204,2

Forsøg 2: m1
målt i gram 12,5 g.
Forsøg 2: m2 målt i gram. 204,9 g.







Teori:
Specifik varmekapacitet:
Hvis et kg af et stof har en given varmekapaci¬tet, så har 2 kg af stoffet den dobbelte varmekapacitet osv. Der gælder derfor at
C = m•c


m er stoffets masse i kg og størrelsen c er varmekapaciteten af et kg af stoffet. c kaldes som bekendt stoffets specifikke varmeka¬pa¬ci¬tet. Enheden for c er J/(kg•K). Hermed kan vi skrive formlen for indre energi på den velkendte måde
E = C•T = m•c•T

Varmekapaciteten: Propotionalitetsfaktoren imellem energitilvæksten og temperaturvæksten.
Specifik varmekapacitet : Varmekapaciteten delt med massen.



Beregning af den specifikke varmekapacitet:
Ea = Em
= P • t
321 watt • 114 sek. = 36594 J
Dvs. at det samme antal Joule.
Em = mv• c• T
E = 191,7g • c • (61,9 C – 18,6 C)

C = P • t___ = 36594 J______
mv • t 0,197kg • 43,3 K

= 4,289 • 10³ J/(kg•K)
= 4,29 • 10³ J/(kg•K)

Ctabel = 4,18 • 10³ J/(kg•K)
Afvigelse i % = = 4,29 • 10³ J/(kg•K) / 4,18 • 10³ J/(kg•K) • 100 = 102,63
= 2,63 %






Ea = Em
= P • t
321 watt • 136 sek = 43656 J
Em = mv• c• T
E = 192,4 • c • (62,4C -14,6C )

C = P • t___ = 43656 J___
mv • t 0,192 • 47,6K

= 4,776 • 10³ J/(kg•K)
= 4,8 • 10³ J/(kg•K)
Ctabel = 4,18 • 10³ J/(kg•K)
Afvigelse i % = 4,8 • 10³ J/(kg•K) / 4,18 • 10³ J/(kg•K) • 100 = 114,83
= 14,83 %

Fejlkilder:
Der er nogle forskellige årsager til usikkerheden, men hvilke der har gjort at resultatet ikke er præcist er svært at sige der sives selvfølgelig lidt energi ud af plastikbægret og det gør resultaterne lidt usikre. Udover det tror jeg at det er svært at fylde at flamingobæger 2/3 op bare lige ved at kigge med det blotte øje. Atmosfæretryk og luftfugtighed kan måske også have påvirket en smule.
Umiddelbart vil jeg sige at forsøget gik godt og rimelig præcist, med en afvigelse på kun 2,63 % i forsøg 1. Forsøg 2 havde en afvigelse på 14,83 % det kan så diskuteres hvilke årsager der har været skyld i det.



Lavet af Kristian Langvad 2. b