Vands fordampningsvarme - rapport i fysik

FORMÅL Formålet med dette forsøg er at bestemme de to størrelser; vands specifikke varmekapacitet og fordampningsvarme, samt at undersøge, hvorledes der gennem et planlagt og udført eksperiment kan opnås resultater, der ikke afviger nær så meget fra tabelværdien i forhold til tidligere lavet forsøg.

TEORI Ved energiomdannelse, som kunne være fra elektrisk energi til termisk energi, ændres den samlede mængde energi ikke, men der er en energiform, som der bliver mere af, og tilsvarende en der bliver mindre af: Den samlede energi er altid konstant. Mange energiomdannelser vil involvere termisk energi, og denne er ret essentiel. Et stof er opbygget af meget små partikler, som bevæger sig med ret stor fart. I en væske, som der arbejdes med i dette eksperiment, bevæger disse partikler sig næsten frit imellem hinanden. Der er dog kræfter som holder disse partikler sammen, hvor få af dem har fart nok til at forlade overfladen, hvilket er det der kaldes fordampning. Ved tilførsel af energi ændres bevægelsesenergien og denne samlede bevægelsesenergi kaldes termisk energi, og denne kan være temperaturafhængig - jo højere temperatur, jo højere termisk energi. Den termiske energi kan også ændres uden temperaturstigning, da der her vil forekomme en faseovergang fra én tilstandsform til en anden, hvilket illustreres ved grafen nedenfor: For at tilføre et stof termisk energi, altså en ændring i bevægelsesenergien, kan der tilføres energi til stoffet. Heraf opstår sammenhængen mellem tilført energi, E, og den generelle varmekapacitet C, og temperaturstigningen Δt, som er . Denne sammenhæng gælder for enhver stofmængde,

E = C

t idet varmekapaciteten er tilført energi pr. temperaturstigning. Varmekapaciteten af en stofmængde afhænger af hvor stor en stofmængde der tilføres energi. Heraf indføres nu begrebet specifik varmekapacitet, c, via formlen: . Den specifikke varmekapacitet angiver hvor meget energi der tilføres 1 kg af et stof, for at opvarme det 1 grad. Hermed kan de to formler kombineres, således fås formlen for varmefylde: tcmE  , som er den energi, som skal tilføres et specifikt stof, der har en masse m, og har en temperaturændring Δt, hvormed dette også afhænger af stoffets specifikke varmekapacitet.

Derudover kan der tilføres energi til et stof, således det enten smelter eller fordamper, hvormed stoffets temperatur forbliver konstant, til stoffet enten er helt smeltet eller fordampet, hvormed der sker en ændring i tilstandsformerne, som er benævnt tidligere og illustreret ved billedet.