Vands varmefylde - forsøg med LoggerPro

Side 1

[navn fjernet], 1.s Fysik 19/12-11

1

Fysikrapport – Vands varmefylde

STX 1.g

_____________________________________________________

Formål

Formålet med det forsøg har for det første været at bestemme vand specifikke varmefylde. Udover det er vi også blevet introduceret for programmet LoggerPro.

Efter forsøget skulle vi gerne forstå, hvorfor det er godt at anvende sådan et program, og hvad man kan bruge det til.

Teori

Specifik varmekapacitet er målet for, hvor meget energi der skal til for at opvarme

1 g af et stof 1 grad. Dette måles i J/g^{O} C. Ligningen er:
c = ΔE /ΔT * m

Effekten (P) findes ved:

ΔE/Δt

Loggerpro er et datafangst program til computeren. Man kan tilslutte forskellige apperater til det, og i dette tilfælde har vi sat en temperaturmåler til. Man indstiller i programmet, hvor mange målinger, man vil have på et vis antal sekunder. Så snart man har opstilt forsøget, trykker man på ”Collect”, og så vil der indsamles data, som opstilles i en graf.

Grafen er ligefrem proportinal, y = ax + b, men i dette tilfælde hedder den:
Temperatur = m(slope)* t + b

Middelværdi er et udtryk for gennemsnittet for et antal værdier. Ved at udregne middelværdien, eller gennemsnitter, får man et godt tal, man kan bruge, hvis man skal give en general værdi, for det man har målt.

Side 2

[navn fjernet], 1.s Fysik 19/12-11

2

Udregningen foregår således:

eller = alle værdierne lagt sammen, delt med det antal værdi

man har

Usikkerhedsberegning foregår sådan:

Δ c = ½ * (C – C)

vand max min

Tabelværdi er gennemsnitet af en masse værdier. Tabelvædien for vand = 4,18
J/g^{O} C.

Den procentvise afvigelse fra tabelværdien i forhold til ens målte værdi kan udregnes sådan:

Relativ afvigelse = (tabelværdi – målte værdi/ tabelværdi)*100 %

Forsøgets opstilling

(Tegning ved bilag)

Beskrivelse af udførelse

I dette forsøg starter man med at veje vandet i bægeret.

Bagefter vejer man el-kogeren og trækker de to fra hinanden for at finde massen for vand alene.

Derefter tilsluttes en temperatursensor. Så forbinder man LoggerPro og computer via USB-indgangen og tænder for det hele. På computerskærmen dukker der et billede op med et slags koordinatsystem, hvor de tal der måles former en graf. Men

før det sker, skal det indstilles, så det tæller 2 måling/sek. i f. eks 2 min.

Derefter anbringer man temperaturmåleren i el-kogeren, og tænder for kedlen.

Programmet på computeren sættes i gang og temperaturens stigning bliver opstillet som en graf. Når grafen er færdig, vælger man et stykke på grafen, hvor stigningen er nogenlunde den samme, og derfra får man de værdier, man indsætter i sin ligning.

Rådata

Massen:

M = 1858,1 g
vand+bæger
M = 640,2 g

el-koger

M = 1858,1 g – 640,2 g = 1217,9 g

vand

El-kogeren :

Side 3

[navn fjernet], 1.s Fysik 19/12-11

3

P = 1818 W

el-kogeren

m(slope) = 0,3789^{O} C/s
b = 13,86^{O} C

Databehandling

c = ΔE/m * ΔT ⬄ c = (ΔE/Δt)/m * (ΔT/Δt)

vand vand vand vand

ΔE/Δt = P
ΔT/Δt = a (m,slope)

Derfor hedder ligningen nu:

c = P/ m * a

vand vand

c = 1818 W / 1217,9 g * 0,3789^{O} C/s = 3,93 J/g^{O} C

vand

Middelværdien:

Alle gruppernes resultater

3,3 3,9 3,9 4,2 4,4 4,4 4,8

<c > = (3,3 + 3,9 + 3,9 + 4,2 + 4,4 + 4,4 + 4,8)/7 = 4,1258 J/g^{O} C

vand

Usikkerhedsberegning:

Δ c = ½ * (C – C)

vand max min

Δ c = ½ * (4,8 J/g^{O} C – 3,3 J/g^{O} C = 0,75 J/g^{O} C

vand

C = 4,13 J/g^{O} C + - Δ 0,75 J/g^{O} C

vand målt

Side 4

[navn fjernet], 1.s Fysik 19/12-11

Graf

Temperature (°C)
60
40
20
0

Linear Fit for: Latest | Temperature
Temp = mt+b
m (Slope): 0.3798 °C/s
b (Y-Intercept): 13.86 °C
Correlation: 0.9991
RMSE: 0.1687 °C

0             50             100             150
Time (s)
(Δt:35.7 Δy:0.6)

Linear Fit for: Latest | Temperature
Temp = mt+b
m (Slope): 0.3798 °C/s
b (Y-Intercept): 13.86 °C
Correlation: 0.9991
RMSE: 0.1687 °C

40
20
0
0                         50

4

Side 5

[navn fjernet], 1.s Fysik 19/12-11

5

På denne graf ses, hvordan temperaturen er steget, som sekunderne går. Den del af grafen, der er markeret, er den del vi har fået vores tal fra.

Procentafvigelse fra forventede resultat

Tabelværdien for vands specifikke varmekapacitet = 4,18 J/g^{O} C

For at udregne afvigelse fra tabelværdi (det forventede resultat) i procent bruges formlen :

Relativ afvigelse = (tabelværdi – målte værdi/ tabelværdi)*100 % =
(4,18 J/g^{O} C – 3,93 J/g^{O} C/ 4,18 J/g^{O} C) *100 % = 5,981 %

Konklusion

Formålet for dette forsøg er i den grad blevet opfyldt. Vi har udregnet vands specifikke varmekapacitet. Dog med nogle fejlkilder, men vores middelværdi ligger med tæt på den faktiske tabelværdi, og den procentvise afvigelse er heller ikke ret høj.

Vi har også lært at bruge LoggerPro. Programmet egner sig rigtig godt til forsøg som dette, så fremover vil vi nok bruge det i stedet for selv at lave alle beregningerne og tegne en graf i f. eks Excel. Denne her graf er mere præcis.