Vands fordampningsvarme | Fysikrapport

Side 1

[navn fjernet] Gymnasium Fysik rapport

1.V

1

Fysik rapport

Vands fordampningsvarme

Rapporten er skrevet af Søs

Forsøget er udført af Jannat, Laura, Sine og Søs.

Side 2

[navn fjernet] Gymnasium Fysik rapport

1.V

2

Formål:

• at finde vands fordampningsvarme (L) f

• at find den procentvise opnåelse tabelværdien for L.

f

Teori:

Fordampningsvarmen er når der sker en faseovergang, fra vands flydende form til gasform (det bliver til damp).

Det sker når vandet er opvarmet til 100 ℃ og uanset hvor meget energi vi tilfører, bliver vandet ikke varmere. Den energi vi så tilfører bruges til at fordampe vandet i stedet. Når massen af vandet fordamper får vi en ændring af massen, da dampen forsvinder ud til omgivelserne.

Det er lige meget med vægten af den samlet masse, for du skal kun beregne den fordampet masse.

Måden at finde fordampningsvarmen er ved at benytte denne formel:
𝛥𝐸

𝛥𝑚

= 𝐿_{𝑓} = Proportionalitets faktor (konstant)

Det betyder at den (delta energi) der tilføres for at få 1 kg vand (delta m) til at fordampe.

Har derfor enheden_{𝑘𝑔}^{𝑘𝐽}.

Delta E beregnes ud fra følgende formel:

𝛥𝐸 = 𝑃 ∗ 𝛥𝑡

P= Effekt i Watt
Delta t = ændringen af tid

For at vide hvor tæt vi har været på det teoretiske, skal vi udregne procentvist hvad vi har opnået: 𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑣æ𝑟𝑑𝑖−𝑚å𝑙𝑡 𝑣æ𝑟𝑑𝑖 𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑣æ𝑟𝑑𝑖

∗ 100

Materialer:

• Elkedel

• Stopur

• Effektmåler

• En elektronisk vægt

Advarsel: Vær opmærksom på, at kogende vand kan være farligt. Lav stabile opstillinger, så I kan komme til uden at komme i berøring med vandet og dampen.

Side 3

[navn fjernet] Gymnasium Fysik rapport

1.V

3

Fremgangsmåde:

1. Fyld en passende mængde vand i elkedlen

2. Sæt elkedlen op på vægten

3. Forbind elkedlen til effektmåleren og tilslut det til en stikkontakt

4. Tænd for elkedlen og lad vandet nå kogepunktet og noter massen

5. Åben forsigtigt låget på elkedlen, så du ikke brænder dig

6. Tænd så for elkedlen igen

7. Vær klar til at notere massen for hvert 20. Sek vha stopuret

8. vandet skal koge i 5 min og undervejs notere massen i nedenstående skema

Data og databehandling

Her ses skemaet beregnet: tid Δt masse m fordampet masse Tilført Tilført m energi energi fordampet

(Δm) s kg kg kJ J

0 1,55 0 0 0

20 1,537 0,013 39200

39,2

40 1,52 0,03 78400

78,4

60 1,504 0,046 117600

117,6

80 1,488 0,062 156800

156,8

100 | 1,472 | 0,078 | 196000

196

120 | 1,455 | 0,095 | 235200

235,2

140 | 1,439 | 0,111 | 274400

274,4

160 | 1,423 | 0,127 | 313600

313,6

180 | 1,406 | 0,144 | 352800

352,8

200 1,39 0,16 392000

392

220 | 1,375 | 0,175 | 431200

431,2

240 | 1,343 | 0,207 | 470400

470,4

260 | 1,327 | 0,223 | 509600

509,6

280 | 1,312 | 0,238 | 548800

548,8

300 | 1,297 | 0,253 | 588000

588

I den blå kolonne har vi noteret massen hele vejen igennem og for at beregne Δ 𝑀,

Side 4

[navn fjernet] Gymnasium Fysik rapport

1.V

4

Så tager du udgangspunkt ud de den første:

1,550-1,537 = 0,013 kg
1,550- 1,520 = 0,030 kg

Hvordan beregnings ΔE?

ΔE = P * Δt

Eks.

1960 * 20 = 39200 J

Fra Joule (den orange kolonne) til kJ så skal du dividere det med 1000 (det er det der står i den røde kolonne):

39200

1000

= 39,2 𝑘𝐽

Når vi har udfyldt alle kolonner, kan vi indsætte data i en graf, for at se om vands fordampningsvarme også er en proportionalitets faktor:

                                              2260−2280
Hvor tæt er vi på det 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑛𝑡𝑣𝑖𝑠𝑡 𝑜𝑝𝑛å𝑒𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑢𝑙𝑡𝑎𝑡 =  ∗ 100 = - 0,88 %
                                                2260

De ekstra opgaver vi er blevet sat til at løse ville jeg udregne her:

Først er vi blevet bedt om at beregne hvor meget energi der skal til at fordampe alt vandet.

Der har vi en formel:

Δ𝐸_{𝑡𝑖𝑙𝑓ø𝑟𝑡} = 𝐿_{𝑓} ∗ 𝛥𝑀
Δ𝐸_{𝑡𝑖𝑙𝑓ø𝑟𝑡} = 2260 ∗ (1,550 − 0,700)

Vands fordampningsvarme Hældningstallet (Propotionalitetsfaktoren)

y = 2280,2x + 14,384

0

100

200

300

400

500

600

700

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 kJ m(fordampet)

Serie1

Lineær (Serie1)

Side 5

[navn fjernet] Gymnasium Fysik rapport

1.V

5

Δ𝐸_{𝑡𝑖𝑙𝑓ø𝑟𝑡} = 2260 ∗ 0,850 = 1921 𝑘𝐽

1921 kJ skal der til at fordampe alt vandet.

Vi skal beregn hvor meget vand der fordamper, når man tilfører 1000 kJ

Δ𝑀 =

Δ𝐸_{𝑡𝑖𝑙𝑓ø𝑟𝑡}
∗ 𝐿_{𝑓}

      1000 𝑘𝐽
Δ𝑀 =       = 0,442 kg
      2260 𝑘𝐽

Fejlkilder:

Vi glemte at veje elkedlen, men gjorde vi efterfølgende, så vi kunne beregne ekstra spørgsmål 1.

Fordi vi skal vide hvor meget energi der skal tilføres for at fordampe alt vandet.

Vores masse er med elkedlen.

Konklusion:

I vores forsøg er vands fordampningsvarme 2280 kJ/kg, men teoretisk set er vands
fordampningsvarme 2260 kJ/kg. Så ud fra forsøget kan jeg konkludere at i vores forsøg kræver det

20 kJ mere at opvarme den samme masse vand. Grunden til afvigelsen, kan være varmetab til omgivelserne, der bruges også energi på at opvarme elkedlen. Elkedlen udsender varmestråler, derfor er en elkedel også varm når de hånd nærmer sig elkedlens overfladen.

De andre små afvigelser kan skyldes aflæsningsfejl på vægten eller forsinket start af stopuret.