1 | P a g e
Fysik B
Metallers varmefylde
1 Formål
At bestemme forskellige ukendte metallers varmefylde.
2 Teori
Varmekapacitet er et udtryk for et givent legemes evne til at gemme på varme, og kan findes ved forholdet
mellem tilført varme med betegnelsen og temperaturstigningen , og kan beskrives ved følgende
formel:
Et stof har tendens til at afgive noget af sin indre energi eller varmemængde, når det kommer i kontakt
med et andet stof eller bliver påvirket af omgivelserne. Det vil sige, at den modtagne varmemængde er
tilsvarende den afgivende, hvilket resulterer i, at temperaturen hos det stof der modtager varmen, vil
ændres med en størrelse Δt.
En opvarmning på 20 grader af et stof kræver dobbelt så meget varmemængde, som en opvarmning af
samme mængde stof på 10 grader. Dette gælder også for massen af et stof, da det kræver dobbelt så stor
varmemængde at opvarme 20 kg stof 1 grad, som det kræver at opvarme 10 kg stof 1 grad.
Deraf kan man udelede at varmemængden Q er proportional med massen m af stoffet samt dets
temperaturændring Δt. Den specifikke varmekapacitet er proportionalitetsfaktoren og betegnes c.
Følgende er derfor gældende:
Som det kan ses af ovenstående formel, så har den specifikke varmekapacitet c enheden
.
Dermed er den specifikke varmekapacitet er den varmemængde, der skal til for at opvarme 1 kg stof 1 K.
De letteste luftarter har de højeste varmefylder, væskerne mindre og tunge metaller de laveste værdier.
2 | P a g e
Der er ikke taget højde for faseovergangene, da varmefylden her er diskontinuer pga. de termodynamiske
forandringer.
Da vi ved, at energimængden i et isolerede system er konstant, kan vi formode, at den mængde
energi, som er blevet modtaget, er tilsvarende den mængde energi, som metalloddet har afgivet. Vi har
derfor også to ligninger:
samt
Jf. førnævnte betragtning vedrørende den konstante energimængde er følgende derfor gældende:
3.1 Procedure
Vi udvælger tre forskellige metalloder, hvis varmefylde er ukendt. For at beregne hvad disse er, kan vi
benytte vores viden omkring vands varmefylde, for til sidst at isolere metallets specifikke varmekapacitet.
Det gøres ved at finde samtlige af de resterende værdier ved følgende forsøg:
En mængde vand koges i kedelen, hvorefter et af metallodderne nedsænkes, og holdes nede inddtil
temperaturen er
Derefter tages det op og bankes hurtigt på vandet, så det overflødige vand ryger
af. Et andet termobæger er fyldt med en mængde vand, hvis temperatur måles, og loddet nedsænkes deri,
og på grund af den termiske ligevægtsprincip vil vandets temperatur begynde at stige. Sluttemperaturen
noteres også og vi kan nu sætte ind i
og isolere
.
3 | P a g e
3.2 Procedure: Forsøgsopstilling
4.1 Databehandling: Resultater
mv
cv
tv
mm
tm
cm
Metal 1
0,8 kg
4080 J/kg
o
C
26,2-29,8= 3,6
o
C
0,0638 kg
-70,2
268,79 J/kg
o
C
Metal 2
0,4 kg
4080 J/kg
o
C
26-27,2= 1,2
o
C
0,039 kg
-72,8
706,68 J/kg
o
C
Metal 3
0,2 kg
4080 J/kg
o
C
25,5-27,5= 2
o
C
0,08 kg
-72,5
606,90 J/kg
o
C
4.2 Databehandling: Fejlkilder
Der var fejlkilder, der har øget måleusikkerheden. Først og fremmest glemte vi ved første metallod at måle
vandets temperatur, og derfor målte vi bare efterfølgende noget vand fra hanen til at være 26,2
o
C.
Derudover er der en fejlkilde ved at vi benyttede samme varmebæger umiddelbart efter hinanden, da det
allerede var varmet op og kunne have påvirket vandets sluttemperatur, og derfor er det ikke længere
gældende at vandets sluttemperatur er det samme som metallets. Termometeret, som blev nedsænket for
at måle vandets temperatur, er også fremstillet af metal, og vil derfor optage noget af systemets varme.
4 | P a g e
Kedelen, som vi benyttede til at varme vandet op med, havde ikke noget låg, og derfor gav det rig mulighed
for at eventuelt fordampet vand kunne komme ud af systemet, og derved vil der ikke på samme måde være
tale om et isoleret system. Friktionen med luften over varmebægeret giver også en lille ændring af
metalloddets temperatur. Dette medfører, at antagelsen
er vagere, da der ikke er tale om
et decideret isoleret system.
Fejlmargenen i et sådant forsøg er ret stor, da selv helt små ændringer har store indvirkninger på værdien
af c. Derfor har det heller ikke været muligt at give nøjagtige bud på hvilke metaller vores lodder var.
5 Konklusion
Varmefylden eller den specifikke varmekapacitet er en betegnelse for hvor stor den varmemængde, der
skal tilføres for at opvarme et kilogram af et givent stof en grad, er, og er afhængig af det materiale, den
pågældende ting er lavet af - i dette tilfælde metal. Vi lavede forsøget for tre metallodder med en
varmefylde på henholdsvis 268,79 J/kg
o
C, 706,68 J/kg
o
C og slutteligt 606,90 J/kg
o
C.