Laborationsrapport, vattens värmekapacitet
uppladdat: 2018-04-12
Inactive member
Laborationsrapport
Ta reda på vattnets specifika värmekapacitet
Kurs: Fysik 1
Laborant:
Medlaborant:
Klass: Na17A
Datum: 19/3 2018
Sammanfattning
I denna laboration undersöktes vattnets specifika värmekapacitet med hjälp av en värmespiral och en termometer. Vattnets specifika värmekapacitet befanns vara 4,4 kJ/(kg×K) vilket någorlunda stämmer överens med vattnets egentliga värmekapacitet: 4,2 kJ/(kg×K).
Syfte
Laboranten ska även förstå sig på begreppet specifik värmekapacitet och lära sig hur det kan användas i andra uträkningar.
Frågeställning
Vad är vattnets specifika värmekapacitet (c) i J/(kg×K)?
Teori
För att kunna uppskatta vattnets specifika värmekapacitet måste man först begripa vad värmekapacitet innebär. Specifik värmekapacitet är antalet joule som krävs för att värma upp ett kg av ett material en grad (celsius eller kelvin). Eftersom försöket pågår i 5 min (300 sekunder) och värmespiralen har effekten 271 W (271 J/s) innebär det att den totala mängden energi som kommer tillsättas till vattnet är ca 80 kJ (271 J/s ×300 s = 81300 J). Vattnets massa är 506 g vilket nästan ungefär 0,5 kg. Detta gör det relativt lätt att gissa den ungefärliga värmekapaciteten om man vet hur mycket vattnet kommer att värmas upp men om gissningen är att vattnets temperatur kommer öka med ungefär 35° skulle det innebära att värmekapaciteten kan uppskattas till ungefär lite drygt 1 kJ/(kg×K). (80 kJ × (0,5 kg/35°K))= 1,1 kJ/(kg×K)
Materiel
-
Vatten 506g = 0,506kg
-
Isolerad termos
-
Värmespiral med effekten 271 W (J/s)
-
Tidtagarur
-
Grafritande räknare
-
Termometer
-
Våg
Utförande
Först vägdes vatten upp i en termos som ska hålla värmen till 506 g. Sedan stoppades en värmespiral med effekten 271 W ner i vattnet tillsammans med en termometer. Ett tidtagarur startades samtidigt som värmespiralen slogs på. Var 30:e sekund mättes och antecknades vattnets temperatur i ℃. De resultat som gavs av mätningarna syns i tabellen nedan. Under uppvärmning rördes vattnet runt med jämna mellanrum för att vattnets värmeenergi skulle vara lika stor överallt i bägaren. När 10 mätningar var klara efter 5 minuter stängdes värmespiralen av och plockades ut ur vattnet.
Genom linjär regression gavs resultatet att vattnets specifika värmekapacitet är 4440 kJ/(g×K) alltså ungefär 4,4 kJ/(kg×K).
Resultat
E |
Tid (s) |
Temperatur (℃) |
ΔT |
0 |
0 |
7,9 |
0 |
8130 |
30 |
7,9 |
0 |
16260 |
60 |
9,0 |
1,1 |
24390 |
90 |
11,3 |
2,3 |
32520 |
120 |
14,1 |
2,8 |
40650 |
150 |
16,5 |
2,4 |
48780 |
180 |
23,3 |
6,8 |
56910 |
210 |
30,7 |
7,4 |
65040 |
240 |
32,9 |
2,2 |
73170 |
270 |
35,0 |
2,1 |
81300 |
300 |
41,9 |
6,9 |
Analys av resultat
Vattnets temperatur ökar med 0-7,4 ℃ var 30:e sekund om den tillförda energin är 271 W och vattnets massa är 506g. Utan avrundningar i mellanräkningarna; om resultaten behålls i räknedosan beräknas vattnets specifika värmekapacitet vara 4400 J/(kg×K). Beräkningar och linjär regression nedan.
Såhär kommer det se ut om punkterna plottas in i ett diagram:
Temperatur (℃)
Tid (s)
Linjär regression
y=ax+b (y=kx+m)
Där a motsvarar k-värdet
Insatta värden med E som L1 och som temperatur i grader celsius som L2 ger
a=4,44×10-4=k
Använder formeln E=cmΔT
ger att ΔT=(1/m×c)×E
Vilket ger
c=1/k×m
c=1/(4,44×10-4×0,506 kg)≈4440 J/(kg×K)
Värmekapaciteten för vatten beräknas vara 4440 J/(kg×K), alltså 4,4 kJ/(kg×K)
Slutsats
Utifrån de resultat som gavs av försöken går det att dra den slutsatsen att vattnets specifika värmekapacitet är runt 4400 J/(g×K).
Diskussion/Felkällor
Det går att ungefärligt ta reda på ett ämnes ungefärliga värmekapacitet med väldigt enkel utrustning. Enligt formelboken är vattnets specifika värmekapacitet 4,19 J/(kg×K) vilket innebär att våra värden var ungefär 0,2 J/(kg×K) från den egentliga värmekapaciteten. Detta resultat är ungefär vad som kan förväntas efter att ha tagit hänsyn till alla eventuella felkällor.
Det finns många felkällor som skulle kunna ha påverkat resultaten;
-
...läs fortsättningen genom att logga in dig.
Medlemskap krävs
För att komma åt allt innehåll på Mimers Brunn måste du vara medlem och inloggad.
Kontot skapar du endast via facebook.
Källor för arbetet
Saknas
Kommentarer på arbetet
-
Inactive member 2019-01-25
Vilken underbar rapport, denna hjälpte mig så mycket med min labb när jag gick i gymnasiet och min lärare krävde att jag skrev en egen labbrapport istället för att få snålsjuts från min medlaborant.
Liknande arbeten
Källhänvisning
Inactive member [2018-04-12] Laborationsrapport, vattens värmekapacitetMimers Brunn [Online]. https://mimersbrunn.se/article?id=60286 [2024-03-29]