Värme och temperatur: Skillnad mellan sidversioner
Hakan (diskussion | bidrag) |
Hakan (diskussion | bidrag) |
||
| Rad 188: | Rad 188: | ||
Läs om [http://www.tekniskamuseet.se/1/1937.html Baltzar von Platen] | Läs om [http://www.tekniskamuseet.se/1/1937.html Baltzar von Platen] | ||
=== Lös uppgifterrna 712-719 === | |||
== Laboration Värme == | == Laboration Värme == | ||
Versionen från 24 januari 2012 kl. 07.50
Att köpa in: termo-hygrometer
Detta avsnitt bör ta tre veckor i anspråk. Det betyder vecka 2, 4 och 5.
Repetion av Fysikens_grunder
Mysteriet med värme och temperatur
Boken Sid 128-131
Snabblabb
Vi börjar med att blanda vatten av olika temperatur för att försöka komma fram till ett ssmband mellan värme och temperatur.
Termodynamikens andra huvudsats.
Enkel formulering Om det är en temperaturskillnad mellan två kroppar flödar värme från den varmare till den kallare kroppen.
Värmeöverföringen är en form av energiöverföring, värmeenergi.
Värme kan inte av sig själv gå över från en kropp vid lägre temperatur till en annan med högre temperatur. Rudolf Clausius|Clausius]] formulering Det finns ingen process vars enda resultat är att värme från en enda värmekälla helt omvandlas till mekaniskt arbete. Lord Kelvins och Max Plancks formulering
Att spontana processer enbart sker i en riktning är ett välkänt faktum; exempelvis svalnar en kopp varmt kaffe i rumstemperatur, men samma kopp kaffe blir aldrig varm igen bara av att stå i rumstemperatur. Detta går inte att bevisa teoretiskt. Liksom i fråga om energiprincipen är det praktisk erfarenhet som har föranlett andra huvudsatsen. Texten och citaten ovan från Wikipedia
Värme
W = c m ∆T där ∆T 0 temperaturskillnaden, m = massan och c = specifika värmekapaciteten. Ibland skriver man cp där p anger att det är uppmätt vid konstant tryck. Enheten för c är kJ/(kg·K)
Tabell över specifika värmekapaciteten för några ämnen
| Ämne | Cp [kJ/(kg·K)] | |
|---|---|---|
| Järn | 0,449 | |
| Aluminium | 0,897 | |
| Vatten | 4,181 | |
| Etanol | 2,44 | |
| Glas | 0,84 | |
| Paraffin | 2,1-2,9 | |
| Trä | 0,4 |
Tabellen ovan från Wikipedia
Film
Tio minuters förklaring av Kamal Wafi:
Här är en GeoGebra som du kan använda till att räkna ut värmeenergin om c, m och T är kända. Självklart kan du skriva in andra värden på m, c och T. Du kan också öppna filen och göra egna formeler. Det fungerar ungefär som Excel.
Lös uppgifterna 701-706
Här under finns ett kalkylark där du kan beräkna värmeenergin för fyra olika ämnen genom att mata in massa och temperaturerna. temperaturskillnaden beräknaas automatiskt. Om du lägger in formel på någona annan av variablerna kan du även räkan ut denna. Det ganska användbart men det är miniräknaren ller Wolfram|Alpha också.
<ggb_applet width="607" height="253" version="4.0" ggbBase64="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" showResetIcon = "false" showAnimationButton = "true" enableRightClick = "true" errorDialogsActive = "true" enableLabelDrags = "false" showMenuBar = "false" showToolBar = "false" showToolBarHelp = "false" showAlgebraInput = "false" useBrowserForJS = "true" allowRescaling = "true" />
Uppgifter
- Lös uppgifterna 701-706
- Lösningar till uppgifterna 701-706
Materiens tillstånd
Sid 132-137
ti v 4
Länk: latent heat
Tänkbar uppgift är att flippa över till den svenska motsvarande sidan och utöka denna. Klicka på svenska i vänsterspalten.
Nu ska det inte bara handla om att värma saker. Ibland behöver man räkna på vad som händer vid fasövergångarna. nedan ser du ett diagram där is värmts från -20 C. Sedan har isen smält vattnet värmt och sedan förångats.
<ggb_applet width="530" height="315" version="4.0" ggbBase64="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" showResetIcon = "false" showAnimationButton = "true" enableRightClick = "true" errorDialogsActive = "true" enableLabelDrags = "false" showMenuBar = "false" showToolBar = "false" showToolBarHelp = "false" showAlgebraInput = "false" useBrowserForJS = "true" allowRescaling = "true" />
Smältvärme
Ws = lsm
Ångbildningsvärme
Wå = låm
Experiment med ångbildningsvärme
Doppvärmare märkt 300 W.
P = W/t W = Pt (1)
t = 4 min = 240 s. mföre = 300 ml = 0.3 kg mefter = 270 ml = 0.27 kg
Massan på det förångade vattnet = 0.300-0.270 = 0.030 kg
W = lå*m <==> lå = W/m lå = Pt/m om man använder (1)
lå = 300*240/0.03 = 2400 kJ/kg
Tabellvärdeet är 2260 kJ/kg
Felkällor: Mätningen av vattnets volym är inte vidare exakt. Vidare har vi gjort antagandet att all värme från doppvärmaren går till att förånga vattnet men viss värme strålar säkert i luften eller leds bort av termosen.
Uppgift: Antag att vi har gjort bra mätningar ovan men att inte 100% av effekten går in i förångningen. Vilekn verkningsgrad har vi då från doppvärmaren i vattnet?
Verkningsgraden = Peffektiv/Pdoppvärmare = Weffektiv/Wdoppvärmare = lå,tabell*m/lå,experiment*m = 2260/2400 = 94 %
Övrigt
Tabell över smältentalpitet och ångbildningsentalpitet
| Ämne | ls [kJ/kg] | lå [kJ/kg] | |
|---|---|---|---|
| Etanol | 105 | 841 | |
| Glykol | - | 800 | |
| Vatten | 334 | 2260 | |
| Metanol | - | 1100 |
Kamal Wafi förklarar uppvärmning och fasövergångar
Kamal Wafi räknar på uppvärmning av ett ämne
Lös uppgifterna 707-711
Här finns facit till uppgifterna 707-711:
Här finns uträkningen till uppgift 710 gjord i Wolfrqam|Alpha.
Värmeöverföring samt Kylmaskiner och värmemotorer
Sid 138-146
ti v 4
Dela ut labbinstruktion till värmelabben.
Komprimering av en gas
Komprimering av en gas gör att volymen minskar. Detta leder till att temperaturen ökar enligt allmänna gaslagen.
Lärarinstruktion till simuleringen nedan.
| Click to Run |
Kylning
Länkar:
- Lång artikel om kylteknik på engelska Wikipedia
- Finsk teve om kylskåpets funktion
- Den inbäddade sidan nedan
Länkar
Läs om Baltzar von Platen
Lös uppgifterrna 712-719
Laboration Värme
Fre v 4
Repetition
Tisdag v 5 och fredag v 5
Kort laboration:
Doppvärmare, termos, vatten, mätglas, termometer, stativ, klämma, muff. Höj temperaturen cirka 10 grader och räkan ut vattnets värmekapacitivitet. OBS! akta så termomentern ej kommer i kontakt med doppvärmaren som är het och smäller termometern om de kommer i kontakt.
Prov
ti v 6