Studiekompasset.dkKlasse: HTX 1. år · Fag: Fysik B
2009
HTX 1. år
HTX 1. år
Specifikke varmekapacitet
Fysikrapport 5. februar 2009
1.a Bestemmelse af den specifikke varmekapacitet
Side 2 af 9
Indholdsfortegnelse
Formål ................................................................................................................................................................ 2
Hypotese ............................................................................................................................................................ 2
Betegnelser ........................................................................................................................................................ 2
Benævnelser ...................................................................................................................................................... 3
Teori ................................................................................................................................................................... 3
Apparatur .......................................................................................................................................................... 4
Forsøgsbeskrivelse ............................................................................................................................................. 5
Resultater .......................................................................................................................................................... 5
Gruppe 1 ........................................................................................................................................................ 5
Gruppe 2 ........................................................................................................................................................ 6
Gruppe 3 ........................................................................................................................................................ 6
Beregninger ....................................................................................................................................................... 7
Resultater ...................................................................................................................................................... 8
Vurdering ........................................................................................................................................................... 9
Fejlkilder ............................................................................................................................................................ 9
Formål
Formålet med øvelsen, er at afprøve en metode til bestemmelse af den specifikke varmekapacitet i
forskellige faste stoffer; henholdsvis messing, bly og aluminium.
Hypotese
Det forventes at den specifikke varmekapacitet for messing, kobber og aluminium bliver fundet, ved hjælp
af termodynamikkens 0. og 1. lov.
Betegnelser
C betegner varmekapaciteten
m betegner massen
c betegner den specifikke varmekapacitet
 betegner forøgelsen i energi
t betegner temperatur
Q betegner den tilførte varmeenergi
A betegner det arbejde, omgivelserne har udført
Fysikrapport 5. februar 2009
1.a Bestemmelse af den specifikke varmekapacitet
Side 3 af 9
Benævnelser
[C]=

, kJ pr. grader celcius
[m]= g, gram eller kg, kilogram
[c]=

, Joule pr. kg grad
[t]= grader celcius
Teori
Når kaffen i et kop taber varme, er det fordi kaffen afgiver varme til omgivelserne. Et kalorimeter er
fremstillet på en sådan måde, at varmeafgivelsen ikke er særlig stor. Derfor går vi ud fra i forsøget at
kalorimeteret er et lukket system. I et lukket system er tilvæksten af den indre energi nul. Om et lukket
system altså en varmeisoleret beholder vides følgende:

Vores system består både af kalorimeter og lod. Derfor får vi:


Om den tilførte varme ved vi at . Da  får vi:


Varmekapaciteten for kalorimeteret er det samme som kalorimeter med indhold. Det vil sige at


, da varmekapaciteten er .
󰇛


󰇜
Når temperaturens i kaffen stiger, skyldes det at der tilføres en energi eller et arbejde. Dette kan beskrives
på følgende måde;
1
Tilvæksten i energi er lig med den tilførte varmeenergi plus det tilførte arbejde.

Der er en sammenhæng mellem denne tilførte varme og temperaturstigningen. Nogle stoffer bliver nemlig
varmet nemmere op end andre. For eksempel skal vand bruge en varmetilførsel på 4,18 kJ for at få 1 kg
vand til at stige 1  Størrelsen

kaldes for varmekapaciteten, som er symboliseret med tegnet C.
Sammenhængen mellem den tilførte varme Q, varmekapaciteten C og temperaturstigningen  er:
1
ORBIT B
htx
af Per Holck, Jens Kraaer og Birgitte Merci Lund
Fysikrapport 5. februar 2009
1.a Bestemmelse af den specifikke varmekapacitet
Side 4 af 9

Et stofs varmekapacitet er proportionalt med et stofs masse

c kaldes den specifikke varmekapacitet. c-værdien angiver hvor meget energi der skal tilføres 1 kg stof for
at det kan opvarmes 1  Væskers specifikke varmekapaciteter er generelt større end faste stoffers.
Bly
130

Messing
390

Aluminium
900

Vand
4180

Tabellen viser opslåede størrelser over forskellige stoffers specifikke varmekapaciteter.
Apparatur
Til øvelsen anvendes følgende apparatur:
1 kalorimeter af messing med den specifikke varmekapacitet c
k
=

. Nogle grupper har også
brugt et kalorimeter aluminium med den specifikke varmekapacitet 


Bly-, messing- og aluminium-lod
Termometer
Elkedel
Vægt
”Vand”
Figur 1. Illustration af forsøgsopstilling.
Fysikrapport 5. februar 2009
1.a Bestemmelse af den specifikke varmekapacitet
Side 5 af 9
Forsøgsbeskrivelse
Først skal der vand i kalorimeteret med en begyndelsestemperatur noget lavere end omgivelserne. Der skal
netop være så meget vand, at de emner der skal undersøges, er dækket.
Endvidere skal anvendes et kar med kogende vand, hvor emnerne der undersøges opvarmet, inden de
flyttes over i kalorimeteret. Her måles temperaturen før og efter med et termometer.
Under forsøget skal huskes at!
Fastlæg kalorimeterets masse
Fastlæg vandets masse der hældes i kalorimeteret
Fastlæg emnerne, som skal undersøges m. h. t. art og masse, samt tabelværdi for den specifikke
varmekapacitet.
Anbring emnerne i kogende vand i så lang tid, at de har samme temperatur i hele legemet, og flyt
dem over i kalorimeteret.
Temperaturen måles i kalorimeteret før emnet flyttes fra det kogende vand over i kalorimeteret, og
når temperaturen har stabiliseret sig efter flytningen.
Der gennemføres tre forsøg med hvert emne og den gennemsnitlige varmefylde beregnes.
Alle værdier indføres i tabel.
Resultater
Der er blevet arbejdet i 3 forskellige grupper. Følgende skemaer viser hver af gruppernes resultater
Gruppe 1
Kobber lod
Masse


Vand



Kobber


Bly lod
Masse


Vand



Bly


Kalorimeter



Fysikrapport 5. februar 2009
1.a Bestemmelse af den specifikke varmekapacitet
Side 6 af 9
Aluminiums lod
Masse


Vand



Aluminium


Gruppe 2
Messing lod
Masse


Vand



Messing


Bly lod
Masse


Vand



Bly


Aluminiums lod
Masse


Vand



Aluminium


Gruppe 3
Messing lod
Masse


Vand



Kalorimeter



Kalorimeter



Fysikrapport 5. februar 2009
1.a Bestemmelse af den specifikke varmekapacitet
Side 7 af 9
Kobber


Bly lod
Masse


Vand



Bly


Aluminiums lod
Masse


Vand



Aluminium


Beregninger
Beregning af den specifikke varmekapacitet for Messing. (gruppe 1)
For at beregne den specifikke varmekapacitet for et legeme (messing), gøres som følger:
Ex 1

󰇛󰇛


󰇜󰇛
󰇜󰇜󰇛
󰇛
󰇜󰇜

 

 

󰇛
 
󰇜

󰇛
 
󰇜


Beregning af afvigelse i %
For at beregne afvigelsen i procent, gøres som følger:
󰇛󰇛



󰇜󰇛

󰇜󰇜 







Udregning som denne, skal selvfølgelig også gennemføres med de andre metaller.
Fysikrapport 5. februar 2009
1.a Bestemmelse af den specifikke varmekapacitet
Side 8 af 9
Resultater
Gruppe 1
Beregnet resultat
Opslået resultat
Afvigelsesprocent
Kobber




25 %
Aluminium




-9,97 %
Bly




182,13 %
Gruppe 2
Beregnet resultat
Opslået resultat
Afvigelsesprocent
Kobber




-19,9 %
Aluminium




98,7 %
Bly




-18,9 %
Gruppe 3
Beregnet resultat
Opslået resultat
Afvigelsesprocent
Kobber




-25,9 %
Aluminium




31,7 %
Bly




23,5 %
Gennemsnittet af alle resultater:






























Afvigelsesprocent af gennemsnittet:








Fysikrapport 5. februar 2009
1.a Bestemmelse af den specifikke varmekapacitet
Side 9 af 9
















Vurdering
Forsøgene er som udgangspunkt vellykkede, men der er nogle, som ikke er gået efter planen. Hvis man
kigger på den gennemsnitlige afvigelsesprocent for kobber, kan man se at den er gået rigtig godt. Der er
kun en afvigelse på 6 %, hvilket er rigtig godt! Grunden til den meget præcise afvigelsesprocent skyldes dog,
at man i de enkelte forsøg har lagt omkring 25 % over og under 0.
Den gennemsnitlige afvigelsesprocent for aluminium er dog lidt i overkanten, da den er på 40 %. Grunden
til den høje afvigelse, er fordi gruppe 2 har en meget høj afvigelsesprocent på næsten 100 %.
Den sidste; den gennemsnitlige afvigelsesprocent for bly, er også meget høj. Den er på 61 %. Her er det
gruppe 1, der skiller sig ud, med en meget høj afvigelsesprocent, i forhold til de andre, da den er på 182 %.
Hvis man kigger på de andre resultater, ligger de og svinger fra 30 % og nedad. Derfor må det konkluderes,
at forsøget er vellykket, hvis man tager højde for de mange fejlkilder, der spiller ind.
Fejlkilder
Kalorimeteret har ikke låg.
Kalorimeteret står på bordet.
Vandets temperatur starter for langt under stuetemperatur.
Loddets temperatur falder en smule, når det transporteres fra opvarmning og ned i kalorimeteret.
Der var vand på loddet, da vi overførte det til kalorimeter.