Kalorimetri: Blanding af varmt og koldt

1 · Forudsig

En varm aluminiumsblok sænkes ned i køligere vand. Hvis du bruger en større aluminiumsblok (mere masse) ved samme starttemperatur, går den endelige ligevægtstemperatur så op eller ned?

• En større varm blok hæver den endelige ligevægtstemperatur.
• En større varm blok sænker den endelige ligevægtstemperatur.
• Den endelige temperatur afhænger ikke af aluminiumsblokkens masse.

2 · Opsætning

1. Åbn forudstillingen hot-cold-mix, og tryk på Nulstil. 1 kg vand ved 290 K (body1) blandes med en aluminiumsblok ved 400 K (body2).
2. Slå ligevægtstemperatursaflæsningen til.
3. Indstil aluminiumsblokkens masse for hvert forsøg, og notér ligevægtstemperaturen.

3 · Saml data

Afbild ligevægtstemperatur T_eq (y-aksen) mod aluminiums masse m₂ (x-aksen) for dine tre forsøg.

4 · Analysér

1. Beregn for ét forsøg T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂) med vand m₁ = 1 kg, c₁ = 4186 J/(kg·K), T₁ = 290 K, og aluminium c₂ = 900 J/(kg·K), T₂ = 400 K. Sammenlign med tabellen.
2. Forklar, hvorfor en større masse af den varme blok trækker ligevægtstemperaturen højere op, selvom dens specifikke varmekapacitet (900 J/(kg·K)) er meget lavere end vandets (4186 J/(kg·K)).

5 · Udvid

1. Vand har usædvanligt høj specifik varmekapacitet sammenlignet med de fleste materialer. Forklar, hvorfor kystklimaer typisk har mildere temperaturudsving end indlandsområder, med den samme energi-balance-idé som i dette eksperiment.
2. Varmen afgivet af aluminiumsblokken bør præcis være lig med varmen optaget af vandet (energibevarelse, uden tab til omgivelserne). Verificér det for ét forsøg ved hjælp af Q = mcΔT for hvert legeme.

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark