Metallers varmefylde - rapport

Side 1

[navn fjernet] 1.y 25/2 - 2005

Fysik rapport 5

1

Formål :

Formålet er at bestemme den specifikke varmekapacitet for tre metaller.

Teori :

Grunden til at vi bruger et kalorimeter med inderkalorimeter til denne øvelse, er at vi arbejder med at stoffer skal overførevarme til en flydende væske. Da vi har vand i vores inderkalorimeter som ikke er den samme som i det rum man arbejder i, vil den varmeste temperatur (her vandet) overføre noget varme til den laveste temperatur. For at dette ikke skal ske, bruger vi et inderkalorimeter, som bliver isoleret af et kalorimeter udenom. Dette vil alligevel ske, men i mindre grad, da vores inderkalorimeter er åbent for oven.

Først vil jeg redegøre for ligning 1, som bruges til at udregne messings varmekapacitet, da inderkalorimeteret også er i messing. Da inderkalorimeteret er i messing, kan ligning 1 ikke bruges til at udregne den specifikke varmekapacitet for hhv. bly og aluminium, men derimod når vi har fundet den specifikke varmekapacitet for messing, kan vi bruge ligning 2.

Ligning 1:

Denne ligning siger at man vil få den specifikke varmekapacitet for et stof, hvis immervæk inderkalorimeteret altså er af samme stof. Denne ligning har jeg efterbevist, se side 3 Ligning 2:

Denne ligning siger så, at man vil få den specifikke varmekapacitet for et stof, hvis inderkalorimeteret ikke er af samme stof. Altså skal denne ligning bruges når vi skal udregne den specifikke varmekapacitet for hhv. bly og aluminium. Denne ligning er også eftervist, men ikke med samme resultat som ligning 1. Se side 4

Side 2

[navn fjernet] 1.y 25/2 - 2005

Fysik rapport 5

2

Udførelse :

Først lavede vi denne opstilling:

Indledende:

Først målte vi temperaturen i lokalet, så vejede vi inderkalorimeteret, og til slut for de indledende ting, vejede vi alle loddene.

Obs.! Samme proces blev udført med alle 3 lodder!

Først tændte vi elkedlen.

Derefter fyldte vi vand i inderkalorimeteret, og sikrede os at vandet kunne dække loddet. Dette blev vejet, og temperaturen blev taget.

Så lagde vi det pågældende lod ned i elkedlen, til det var opvarmet til ca. 100° C. Når loddet så var opvarmet, bankede vi meget hurtigt vandet af det, og lagde det ned i vores inderkalorimeter. Vi fulgte temperaturen, og noterede den ned da den blev stabil.

Apparatur :

• Elkedel

• Kalorimeter m. inderkalorimeter

• Temperaturføler

• 3 lodder i hhv. bly, aluminium og messing

• Tang til at tage lodderne op af det kogende vand

• Vægt

• Div. Vand

Billede 1

Side 3

[navn fjernet] 1.y 25/2 - 2005

Fysik rapport 5

3

Resultater :

Temperatur i lokalet : 20,9° C

Inderkalorimeterets vægt : 141,0g

Inderkal. m. vand Temp. I inderkal. Vægt Temp efter opvarm.

Bly 355,5g 21,2° C 594,7g 27,7° C

(Opvarmet til (vand = 214,5g)

98,3° C)

Aluminium 236,2g 20,9° C 43,0g 22,5° C

(Opvarmet til (Vand = 95,2g)

97,6°)

Messing 283,0g 21,0° C 199,8g 29,0° C

(Opvarmet til (Vand = 142g)

95,9° C)

Resultatbehandling :

1) Først skal den specifikke varmekapacitet for messing bestemmes:

Til dette bruges ligning 1:

c = 4180 • 142 • (21,0 – 29,0) .

messing

199,8 (29,0 – 95,9) + 141,0 (29 - 21)

• •

c = 387,99 J/(kg•°C)

messing

Dette er en afvigelse på :

(390 – 387,99) • 100% ≈ 0,5%

390

Denne afvigelse skyldes at loddet ikke er varmet op til præcis 100° C, og at inderkalorimeteret ikke er fuldstændigt isoleret.

Side 4

[navn fjernet] 1.y 25/2 - 2005

Fysik rapport 5

4

2) dernæst skal varmekapaciteten for bly og aluminium bestemmes.

Til dette bruges ligning 2, da inderkalorimeteret også er af messing:

Først vil jeg beregne blys specifikke varmekapacitet: (Til at få det bedste resultat, vil jeg bruge tabelværdien for messings varmekapacitet, i stedet for min udregning.)

c = (4180 • 214,5 + 390 • 141) • (21,2 – 27,7)

bly

594,7 (27,7 – 98,3)

• c ≈ 147,3 J/(kg•°C) bly

Dette er en afvigelse på:

(147,3 – 130)_{•}

100% ≈ 13,31%

130

Denne afvigelse skyldes at loddet ikke er varmet op til præcis 100° C, og at inderkalorimeteret ikke er fuldstændigt isoleret.

Til sidst vil jeg udregne aluminiums specifikke varmekapacitet. Igen vil jeg bruge tabelværdien for messings specifikke varmekapacitet, for at få det mest nøjagtige resultat: Igen vil jeg bruge følgende ligning:

c = (4180 • 95,2 + 390 • 141) • (20,9 – 22,5)

aluminium

43 • (22,5 – 97,6) c ≈ 224,41 J/(kg•°C) aluminium

Dette er en kolossal stor afvigelse på:

(900 – 224,41)_{•}

100 % ≈ 75,1%

900

Denne afvigelse er uacceptabel. Hvad den skyldes er jeg ikke helt klar over. Den bærer selvfølgelig samme skyld som de to andre stoffer med at inderkalorimeteret ikke er 120 % isoleret, og at vandet ikke er opvarmet til præcis 100° C. Men disse to fejlkilder kan ikke skyldes en så stor afvigelse.

Side 5

[navn fjernet] 1.y 25/2 - 2005

Fysik rapport 5

5

Fejlkilder :

• I denne øvelse er det en fejlkilde at inderkalorimeteret ikke er helt isoleret da det er åbent for oven. Dette vil medføre at der bliver overført noget varme fra inderkalorimeteret til luften.

Dette medfører så at de beregninger jeg har fået, er lavere end de egentlig burde være.

• I øvelsen er lodderne ikke varmet helt op til 100° C, dette medfører også at

Resultaterne bliver en smule lavere.

Konklusion :

Vi ønskede at bestemme den specifikke varmekapacitet for 3 stoffer, hhv. Bly, aluminium og messing. Deres tabelværdi er:

Bly: 130 J/(kg•°C)

Aluminium: 900 J/(kg•°C)

Messing: 390 J/(kg•°C)

Jeg fik:

Bly: 147,3 J/(kg•°C)

Aluminium:224,41 J/(kg•°C)

Messing: 387,99 J/(kg•°C)

Resultatet for messing havde kun en afvigelse på ≈ 0,5 %. Dette er et rigtigt godt resultat som ligger tæt på tabelværdien. Denne lille afvigelse skyldes at inderkalorimeteret ikke er 120 % isoleret, da det er åbent for oven. Dette medførte at mit resultat er blevet en smule lavere, som jeg også forventede som beskrevet i fejlkilder.

Denne måling vil jeg vurdere til at være yderst acceptabel!

Derimod er mine resultater for bly og aluminium mindre tilfredstlillende. Afvigelsen på bly er ≈

13,31 % og afvigelsen på aluminium er ≈ 75,1 %. Afvigelsen på bly er til at overkomme, men afvigelsen på aluminium er ikke acceptabel. Hvad disse to afvigelser skyldes helt præcis, er jeg ikke klar over. Selvfølgelig er der samme fejlkilde som på messing, men disse to fejlkilder kan ikke alene give to så store afvigelse.