Varmefylde - Granit

Side 1

[navn fjernet] 29/10-08

1. L

1

STX 1.g

STX 1.g

Side 2

[navn fjernet] 29/10-08

1. L

2

Indholdsfortegnelse:

Formål s. 3

Teori s. 3

Hypotese s. 4

Materialer s. 4

Fremgangsmetode/Forsøgsbeskrivelse s. 4

Resultater s. 5

Beregning s. 5

Diskussion s. 6

Konklusion s. 7

Litteraturliste s. 7

Side 3

[navn fjernet] 29/10-08

1. L

3

:

Formål:

Formålet med forsøget er, at bestemme granitstens varmefylde, også kaldet specifikke varmekapacitet. Dette kan gøres ved hjælp af dette forsøg.

Teori:

Når man tilfører energi til et legeme stiger temperaturen. Mange eksperimenter og forsøg har vist, at energien der skal tilføres, for at temperaturen skal stige, hænger sammen med, hvad legemet er lavet af og dets masse. Sammenhængen mellem energitilførsel og temperaturstigning er givet ved ligningen:

E = c x m x Δt

hvor

E er energitilførslen.

m er legemets masse.

Δt er temperaturstigningen af legemet.

c er legemets varmefylde eller specifikke varmefylde.

I dette forsøg burde det kogende vand i elkedlen afgive så meget energi til granitstenen, at den også

kommer op på 100^{o} C ligesom vand, der koger. Granitstenen burde modtage alt den energi, at den
ville komme op på 100^{o} C. Grunden til at granitstenen ikke koger, er at stenen har et meget højere
kogepunkt end vand. Når en granitsten er 100^{o} C og kommer over i vand på 22^{o} C, afgiver stenen

energi til vandet. Grunden til at vandets temperatur bliver højere end luftens skyldes, at vandet modtager mere energi fra stenen, end vandet afgiver til luften.

Når vandet falder igen, skyldes det, at vandet afgiver mere energi til luften end vandet modtager fra stenen.

Side 4

[navn fjernet] 29/10-08

1. L

4

Granitsten er en stenart, der er opstået ved vulkansk aktivitet for omkring 3,5 millioner år siden.

Dvs. at granitten har været smeltet, og er derfor en slidstærk sten. Granit består næsten kun af mineralerne kvarts, feldspat og muscovit.

Hypotese:

Granitstens varmefylde, også kaldet specifikke varmekapacitet, kan bestemmes ved hjælp af dette

                                                                   o
forsøg. Det forventes, at granitstenens specifikke varmekapacitet ligger på 800 J/kg C.

Materialer:

• 1 Snor

• Granitsten

• Kop

• Koldt Vand

• Kogende Vand

• Elkedel

• Termometer

Fremgangsmetode/Forsøgsbeskrivelse:

Jeg startede med, at indsamle de nødvendige redskaber, som også kan ses ovenfor. Herefter vejede jeg stenen. Den vejede 0,079 kg. For at jeg kunne hejse min sten ned i elkedlen, måtte jeg binde den med snor. Stenen blev lagt ned i en varm elkedel i 3 minutter første gang. Imens vejede jeg en kop med vand. Vandet i koppen vejede 0,199 kg. Da der var gået tre minutter, hejste jeg min sten op af elkedlen og lagde stenen hurtigt i min kop, så granitstenen ikke skulle miste alt for meget energi,

                                                   o
selvom der altid vil gå lidt til spilde. Vandet i koppen vejede 22

C til at starte med, da vandet kom fra vandhanen. Jeg stak et termometer ned til stenen i koppen.

                                                                           o
Herefter opserverede jeg, hvor meget temperaturen steg. Termometeret kom op og målte 27,5 C,

inden temperaturen faldt igen.

Derefter blev forsøget gentaget. Denne gang var stenen lagt 5 minutter i kogende vand i elkedlen.

Side 5

[navn fjernet] 29/10-08

1. L

5

Stenen blev derefter igen lagt hurtigt over i koppen. Vandet i koppen var fyldt op med nyt vand på

22^{o} C, da vandet i koppen efter det første forsøg ikke blev 22^{o} C igen. Igen kom temperaturen op på
27,5^{o} C. Grunden til jeg lavede forsøget to gange med to minutters forskel var, så man kan se om
stenen også bliver 100^{o} C, når den ligger dernede og det kan man konstatere, når vandet bliver den

samme temperatur begge gange.

Resultater:

                             o
Jeg fandt ud af, at vandet bliver 27,5

C, når jeg lægger stenen ned i vand, der før var 22 grader

                                             o      o
celsius, dvs. at temperaturforskellen er t2 – t1. Dvs. 27,5 C – 22 C = 5,5 grader celsius.

Derudover fandt jeg ud af, at stenens masse er 0,079 kg og vandets masse er 0,199 kg.

Beregning:

E(afgivende) = m(sten) x c(sten) x Δt(sten)
E(modtagende) = m(vand) x c(vand) x Δt(vand)

E(afgivende) er den energi stenen afgiver til vandet og E(modtagende) er den modtagende energi.

Dvs. at det er den energi vandet modtager fra den afgivende granitsten.

Nu tilføjes mine resultater:

E(afgivende) = 0,079 kg x c(sten) x (100^{o} C -27,5^{o} C)
E(modtagende) = 0,199 kg x 4,186 kJ/kg^{o} C x (27,5-22^{o} C)

Man kan sætte ligningerne op mod hinanden for at finde c(sten), som vi netop ikke kender.

Dette kan gøres på følgende måde:

E = 0,079 kg x c(sten) x (100^{o} C -27,5^{o} C) = 0,199 kg x 4,186 kJ/kg^{o} C x (27,5-22^{o} C)

<=> E = c(sten) = 0,199 kg x 4,186 kJ/kg^{o} C x (27,5-22^{o} C)
0,079 kg x (100 C -27,5^{o} C)

o

Side 6

[navn fjernet] 29/10-08

1. L

6

<=> E = c(sten) = 4,581577 kJ/kg^{o} C
5,7275 kJ/kg C

o

<=> E = c(sten) = 799 J/kg^{o} C

                                     o
Her ses, at granitstens varmefylde er 799 J/kg C. Dvs. at når et kilo granitsten stiger en grad,

afgiver granitstenen 799 J.

Diskussion:

Ved hjælp af dette forsøg kunne jeg udregne, hvad granitstens specifikke varmekapacitet er. Jeg kunne have udvekslet mine resultater med andre fra klassen, da det ville give et mere gennemsnitligt og præcist resultat.

Mine resultater passer med de oplysninger, jeg fandt i bogen Orbit C og dobbelt tjekkede på

        1                                     o 2                       o
Internettet , nemlig at granitstens varmefylde er 800 J/kg C og mit resultat gav 799 J/kg C.

Grunden til, jeg ikke har ramt helt præcis, kan ske pga. forsøget ikke er lavet under optimale forhold.

Fejlkilder kan opstå f.eks. ved, at man ikke er hurtigt nok til at lægge granitstenen fra elkedlen til vandet i koppen. Det betyder, at energien fra granitstenen afgives til luften og ikke til vandet som planlagt. Dette betyder stort energitab, så forsøget ikke bliver korrekt. Udover dette kan man også lave forsøget med et åbent vindue eller et sted, der ikke er isoleret. Dette vil betyde, at forsøget vil blive forkert, da luften udenfor vil ændre indendørstemperaturen og vil resultere i, at vandet afgiver mere energi, end vandet ellers ville.

1

http://104/search?q=cache:tSTXRg4nwDEJ:www.kvuc.dk/ansatte/bc/_private/Kemi-
C/1%2520Masse%2520og%2520varmefylde.doc+varmefylde&hl=da&ct=clnk&cd=3&gl=dk

2

Orbit C, Morten Brydensholt, Tommy Gjøe, Johannes Grønager, Claus Jessen, Ole Keller, Jan Møller, Jens Vaaben, 1.

udgave, 3. oplag, , Systime, s. 65.

Side 7

[navn fjernet] 29/10-08

1. L

7

Konklusion:

Ud fra mine beregninger i dette forsøg kan jeg konkludere, at granitstens massefylde eller

                               o
specifikke varmekapacitet er 799 J/kg C. Dette stemmer overens med forsøgets formål.

Litteraturliste:

1: http://104/search?q=cache:tSTXRg4nwDEJ:www.kvuc.dk/ansatte/bc/_private/Kemi-
C/1%2520Masse%2520og%2520varmefylde.doc+varmefylde&hl=da&ct=clnk&cd=3&gl=dk

2: Orbit C, Morten Brydensholt, Tommy Gjøe, Johannes Grønager, Claus Jessen, Ole Keller, Jan Møller, Jens Vaaben, 1. udgave, 3. oplag, , Systime.