Varmefylde - metallodder

Side 1

Fysikrapport

Specifikvarmekapacitet for metaller

15. december 2009

Rapport skrevet af [navn fjernet] 1.x

Forsøg udført sammen med [navn fjernet] og [navn fjernet] 1.x

Side 2

Formål:

Formålet med denne undersøgelse er, at bestemme henholdsvis aluminium og messings varmekapacitet, og sammenligne teoretiske udregninger med faktiske resultater.

Teori:

Der antages, at ingen energi går til spilde i overførslen af energien fra de opvarmede metallod til vandet, som de sænkes i. Altså, at den energi, som loddet afgiver, er den præcis samme som den vandet optager.

For dette gælder ligningen

ΔE = 0 <=> ΔE + ΔE = 0

total vand lod

Ligningen for den energimængde et bestemt stof skal enten modtage eller afgive udregnes med

følgende formel: ΔE = m*c*ΔT
Man kan dermed sige, at ΔE + ΔE = 0 <=> m * c * ΔT + m * c * ΔT = 0

vand lod vand vand vand lod lod lod

Da c er den ukendte, isoleres den på den ene side af lighedstegnet: lod

m * c * ΔT + m * c * ΔT = 0

vand vand vand lod lod lod

m * c * ΔT = - m * c * ΔT

lod lod lod vand vand vand

c_{lod} =

Materialer:

1 aluminiumlod

1 messinglod

1 elkedel

1 flamingobæger

1 termometer

1 tang

Evt. 1 snor vand

Side 3

Fremgangsmåde:

• 1 lod opvarmes til 100 °C i elkedlen, som er fyldt med vand.

• Når vandet i kedlen har kogt, tages aluminium-/messingloddet, med vægten m og

lod temperaturen 100 °C, ned i flamingobægeret med vand, som har massen m og vand temperaturen T.

start

• Nu opvarmes vandet, og der omrøres med termometeret.

• Når vandets temperatur er den samme i hele bægeret måles den med termometeret

Ovenstående gøres 3 gange med hvert lod, for at kunne regne gennemsnittet af de to metallers specifikke varmekapacitet, og derved et mere nøjagtigt resultat.

Resultater:

m /g C M /g C T /°C T /°C

lod lod vand vand start fælles

Al 99,4 114,1 19,3 30,9

1

Al 99,4 117,9 19,1 31,1

2

Al 99,4 117,9 30,7 40,5

3

Me 201,1 109 18,6 30,4

1

Me 201,1 122,1 19 29

2

Me 201,1 113,8 18,7 29,5

3

Side 4

Bearbejdning af resultater:

Sådan udregnes c lod:

Eks. Al

1

=

Gennemsnit af Al:

=

Gennemsnit af Me:

= 0,368

Fejlkilder og usikkerheder:

Det faktum, at loddets temperatur ikke kan forblive 100 °C fra vi fjerner det fra kedlen til det er i bægeret, da luften omkring den modtager noget af dens energi, er en konstant usikkerhed, altså en direkte fejlkilde. Loddets starttemperatur vil altså falde, da noget energi afgives. Derved vil energitilførslen være mindre, altså forskellen på start og slut temperatur vil være lavere, og dermed vil varmekapaciteten også være mindre.

Når vi sænker loddet i vandet, vil noget af vandet fordampe, og derved vil m ændre sig, igen en vand fejlkilde.

Samtidig vil usikkerheder kunne opstå ved brug af de forskellige måleinstrumenter; termometer, vægt osv.

Side 5

Diskussion og konklusion:

Relativ afvigelse = * 100

Aluminium:

Relativ afvigelse = * 100 = -7,48%

Messing:

Relativ afvigelse = * 100 = -3,16%

Som man kan se ovenover, er den målte specifikke varmekapacitet et stykke under den reelle varmekapacitet. Som nævnt i fejlkilder, skyldes dette, at den beregnede varmekapacitet er udregnet, som var systemet lukket. Altså, at al energi fra loddet blev modtaget af vandet. Vi kan ud fra forsøget konkludere, at noget af varmeenergien modtages af omgivelserne.

En idé til en forsøgsforbedring kunne være at lægge et låg på bægeret, så varmeenergien ikke bliver optaget af luften lige så nemt. En anden mere general ting til en forsøgsforbedring er, at man skal være hurtigere med loddet, så man kan reducere energitabet ved flytningen af loddet.

Tager man i betragtning, at det er umuligt at lave et isoleret system, er forsøget meget vellykket med gode resultater, højst med en difference på 7,48%.

Aluminium 0,896

Messing 0,380