HTX 1. år
1.X Htx Viby d. 14/10 2013
Side 1 af 6
Specifik varmekapacitet for vand
Specifik varmekapacitet for vandSpecifik varmekapacitet for vand
Specifik varmekapacitet for vand
HTX 1. år
HTX 1. år
HTX 1. år
Lea Tybirk - lty
Gruppe:
Gruppe: Gruppe:
Gruppe: AC, Nikoline og Anders
Dato for forsøg:
Dato for forsøg: Dato for forsøg:
Dato for forsøg: 7/10 2013
Dato for aflevering:
Dato for aflevering: Dato for aflevering:
Dato for aflevering: 14/10 2013
1.X Htx Viby d. 14/10 2013
Side 2 af 6
Formål
FormålFormål
Formål
Formålet med øvelsen er at bestemme den specifikke varmekapacitet, c, for vand (del 1) og
for forskellige lodder (del 2). Ud fra den specifikke varmekapacitet af lodderne skal det
bestemmes hvilken type lod, der er tale om.
I begge deløvelser skal der laves mindst 2 bestemmelser.
Teori
TeoriTeori
Teori
Ved at tilføre en varmemængde Q til en mængde vand og måle temperaturtilvæksten T, kan
den specifikke varmekapacitet for vand bestemmes ud fra formlen Q = c · m · T.
Når dyppekogeren puttes ned i vandet tilføres der varmeenergi til vandet, og vandets indre
energi stiger. Hvis der tages tid på hvor lang tid vandet er om at blive opvarmet til en bestemt
temperatur, og der vides hvor meget varmeenergi der tilføres, vil man kunne regne vands
specifikke varmekapacitet ud, med formlen ovenover.
Når et lod der er opvarmet til 100 °C bliver puttet ned i et krus med vand, og der aflæses hvor
mange grader vandet stiger, kan loddets specifikke varmekapacitet findes. Grunden til at
vandets temperatur stiger, er at loddet er varmt, og det afgiver så varme til vandet så vandets
indre energi stiger, det er det samme som at stikke en dyppekoger ned i vandet i stedet for
loddet, men loddet bliver ikke ved med at være varmt, derfor stopper temperaturen med at
stige, når loddet er lige så varmt som vandet. Loddets materiale kan bestemmes, ved at
udregne loddet specifikke varmekapacitet, fordi der vides hvad vands specifikke
varmekapacitet er, og dermed kan der udregnes hvor mange J loddet har tilført vandet, og
derefter kan der udregnes hvad loddets specifikke varmekapacitet er, derefter kigges der i en
tabel, hvilket materiales specifikke varmekapacitet der minder mest om ens lods specifikke
varmekapacitet.
Apparatur
ApparaturApparatur
Apparatur
Termometer
Dyppekoger
Bægerglas
100 °C varmt lod
Vand
Stopur
Varmeisoleret krus
1.X Htx Viby d. 14/10 2013
Side 3 af 6
Opstilling
OpstillingOpstilling
Opstilling
Forsøg1 Forsøg2
Fremgangsmåde
FremgangsmådeFremgangsmåde
Fremgangsmåde
1. Vands specifikke varmekapacitet
Der tages et bægerglas og der hældes vand i, derefter vejes hvor meget vand der er i
bægerglasset. Temperaturen måles af vandet og når det er noteret, skal vandet varmes op
med en dyppekoger eller en elkedel. (Husk at aflæse hvor mange watt dyppekoger/elkedel
bruger.) Når dyppekoger/elkedel bliver tændt skal der også startes et stopur. Når vandet
er opvarmet til 65 °C eller mere (husk det ikke må koge.), så skal stopuret stoppes. Der
aflæses en sluttemperatur og alle informationer som der er målt sættes ind i et skema som
er overskueligt. Derefter skal vands specifikke varmekapacitet udregnes og der udregnes
en afvigelses procent.
Forsøget gentages.
2. Faste stoffers varmekapacitet
Der varmes et lod op til 100 °C, det gøres ved at lægge loddet ned i kogende vand i et par
minutter. Der hældes vand op i det varmeisoleret krus.(husk at vide hvor meget vand.)
Temperaturen tages af vandet, derefter puttes det 100 °C varme lod ned i vandet og
temperaturen måles igen, når temperaturen ikke stiger mere, noteres sluttemperaturen,
derefter regnes loddet specifikke varmekapacitet ud og derefter bestemmes hvilket lod
der er tale om, som vist nedenunder.
Forsøget gentages.
1.X Htx Viby d. 14/10 2013
Side 4 af 6
Måle
MåleMåle
Måle-
--
-
og beregningsresultater
og beregningsresultaterog beregningsresultater
og beregningsresultater
1. Vands specifikke varmekapacitet
Tabel med måleresultater:
Forsøg nr.
Opvarmet med:
Effekt
P/W
Tid
t/s
m
vand
/kg
T
start
/
º
C
T
slut
/
ºC
1
Dyppekoger
300 W
5:48
min/sek
0,4985 kg
25,6
°
C
68,6
°
C
2
Dyppekoger
300 W
6:50
min/sek
0,4864
kg
21,8
°
C
73,6
°
C
Tabel med beregningsresultater:
Forsøg
nr.
Temperaturtilvækst
T /
º
C
Tilført energi
E/J
c
vand, beregnet
/
J/(kg
⋅
º
C)
c
vand, tabel
/
J/(kg
⋅
º
C)
Procentvis
afvigelse
1
43
°
C
104 400 J
4870,4
J/
(
kg * °C
)
4180
J/
(
kg * °C
)
16,5
%
2
51,8
123 000 J
4881,8
J/
(
kg * °C
)
4180
J/
(
kg * °C
)
16,7
%
Temperaturtilvækst T er beregnet på følgende måde:
∆T = T
slut
- T
start
43 °C = 68,6 °C - 25,6 °C
Tilført energi E er beregnet på følgende måde:
J = W * s
104 400 J = 300 W * 348 s
Specifik varmekapacitet
c
vand, beregnet
er
beregnet på følgende måde: J/(kg * °C) = J/∆T
4870,4 J/(kg * °C) = 104 400 J/43 °C
Afvigelsen i % af den beregnede værdi for vands specifikke varmekapacitet fra en tabelværdi
er fundet med: ܣ݂ݒ. =
(
ೡೌ,್ೝ
ି
ೡೌ,ೌ್
)
ೡೌ,ೌ್
∗ 100 =
(ସ଼,ସିସଵ଼)
ସଵ଼
∗ 100 = 16,5 %
2. Faste stoffers varmekapacitet
Tabel med måleresultater:
Lod nr.
m
lod
/kg
m
vand
/kg
T
l,start
/
º
C
T
l,slut
/
ºC
T
v,start
/
º
C
T
v,slut
/
ºC
1
0,1998 kg
0,1134
kg
100
°C
36,1
°C
27,0
°C
36,1
°C
2
0,1998 kg
0,1141
kg
100
°
C
27,9
°C
19,2
°
C
27,9
°C
1.X Htx Viby d. 14/10 2013
Side 5 af 6
Tabel med beregningsresultater:
Lod nr.
Temperaturtilvækst
T
l
/
º
C
Temperaturtilvækst
T
v
/
º
C
c
lod, beregnet
J/(kg
⋅
º
C)
1
-
63,9
°C
9,1
°C
338
J/(kg * °C)
2
-
72,1
°C
8,7
°C
288 J/(kg * °C)
Specifik varmekapacitet
Specifik varmekapacitet Specifik varmekapacitet
Specifik varmekapacitet
c
cc
c
lod
lod lod
lod , beregnet
, beregnet , beregnet
, beregnet
er beregnet på følgende måde:
er beregnet på følgende måde:er beregnet på følgende måde:
er beregnet på følgende måde:
Loddet varmetilførsel til vandet = Q = c ∗ m ∗ ∆T
୴
= Q = 4180
(୩∗°େ)
∗ 0,1134 kg ∗ 9,1 °C
= 4313,5 J
Specifik varmekapacitet for C
lod, beregnet
= c =
୕
(୫∗∆
ౢ
)
= c =
ସଷଵଷ,ହ
(,ଵଽଽ଼∗
(
ିଷ,ଽ
)
)
= −338
Så ganger jeg med -1 fordi jeg har fået en negativ varmekapacitet for loddet, og det har jeg fået
fordi jeg har en negativ temperaturtilvækst, og en varmekapacitet kan ikke være negativ.
Fejlkilder og usikkerheder
Fejlkilder og usikkerhederFejlkilder og usikkerheder
Fejlkilder og usikkerheder
Forsøg 1:
Forsøg 1:Forsøg 1:
Forsøg 1: Da bægerglasset forsøget blev lavet i, ikke er varmeisoleret vil der ikke kunne
undgås at noget af varmen går ud til omgivelserne, da noget af varmen går ud til omgivelserne
vil det også kræve mere energi til at opvarme vandet til den rigtige temperatur derfor er vores
resultater højere end det tabellen siger resultatet skulle være. Vandet kunne også begynde at
fordampe og det kræver også energi at lave vand i flydende form om til vand i gas form.
Forsøg 2:
Forsøg 2:Forsøg 2:
Forsøg 2:
Da loddet blev flyttet fra det kogende vand over i kruset, kunne loddet være blevet
afkølet sådan at det ikke var 100 °C mere.
En anden fejlkilde kunne også være at loddet ikke var varmt nok.
Da det varmeisoleret krus ikke er helt varmeisoleret vil der også gå lidt varme ud til
omgivelserne. Alle ovenstående fejlkilder vil give en for lav specifik varmekapacitet.
Diskussion
DiskussionDiskussion
Diskussion
Forsøg 1:
Forsøg 1:Forsøg 1:
Forsøg 1:
Forsøget viste hvordan vands specifikke varmekapacitet kan bevises, dog ville
forsøget kunne forbedres ved at isolere vandet så meget at der ikke ville gå noget varme til
spilde til omgivelserne.
Jeg fik vands specifikke varmekapacitet til 4870,4 J/(kg * °C) og til 4881,8 J/(kg * °C) og jeg
tror at grunden til at vi får en procent afvigelse på 16-17 % er fordi der er gået noget varme
ud til omgivelserne.
Forsøg 2:
Forsøg 2:Forsøg 2:
Forsøg 2:
Forsøget viste at et lods materiale kan bestemmes ud fra et forsøg, dog vil det kunne
forbedres ved at isolere forsøget endnu mere sådan at der ikke vil gå varme ud til
omgivelserne.
Jeg fik loddets specifikke varmekapacitet til henholdsvis 338 J/(kg * °C) og 288 J/(kg * °C) jeg
tror at loddet enten er af kobber eller messing da de har henholdsvis 385 J/(kg * °C) og 390
J/(kg * °C) da det er hvad der ligger tættes på. Grunden til at mine tal er blevet lavere kan
have været at loddet ikke var præcis 100 °C da det blev puttet ned i vandet, og ved det lod tror
jeg at det er tiden fra det blev taget op af det varme vand til det blev puttet ned i vandet, og
ved det andet lod tror jeg at det er fordi loddet simpelthen ikke var varmt nok, da vi tog det op
af vandet. Skal siges at det var det samme lod vi brugte 2 gange.
1.X Htx Viby d. 14/10 2013
Side 6 af 6
Konklusion
KonklusionKonklusion
Konklusion
Forsøg 1:
Forsøg 1:Forsøg 1:
Forsøg 1:
Forsøget beviste at man selv kan finde vands specifikke varmekapacitet. Resultatet
er at vands specifikke varme kapacitet ca. er 4875
Forsøg 2:
Forsøg 2:Forsøg 2:
Forsøg 2:
Forsøget har bevist at man kan bruge vands specifikke varmekapacitet til at regne
ud hvad materialet af et metal er, bare man har en tabel med flere metallers specifikke
varmekapacitet. Resultaterne var 338 J/(kg * °C) og 288 J/(kg * °C) og derved kan man kigge i
en tabel med specifikke varmekapaciteter og dermed konkludere at der er tale om enten
kobber eller messing.
Formålet for forsøg 1 er opfyldt da jeg har fundet vands specifikke varmekapacitet, c.
Formålet for forsøg 2 er opfyld da jeg har fundet ud af hvilket metal jeg tror loddet kunne
være selvom jeg er i tvivl mellem 2 metaller da deres specifikke varmekapacitet ligger tæt på
hinanden.
Der er lavet 2 bestemmelser for hvert forsøg.