Kalorimetri: å blande varmt og kaldt

1 · Prediker

En varm aluminiumsblokk slippes ned i kjøligere vann. Hvis du bruker en større aluminiumsblokk (mer masse) ved samme starttemperatur, går sluttlikevektstemperaturen opp eller ned?

• En større varm blokk hever sluttlikevektstemperaturen.
• En større varm blokk senker sluttlikevektstemperaturen.
• Slutttemperaturen avhenger ikke av aluminiumsblokkens masse.

2 · Oppsett

1. Åpne varm-kald-blanding-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. 1 kg vann ved 290 K (body1) vil blande med en aluminiumsblokk ved 400 K (body2).
2. Aktiver likevektstemperatur-avlesningen.
3. Sett aluminiumsblokkens masse for hvert forsøk og registrer likevektstemperaturen.

3 · Samle inn data

Plott likevektstemperatur T_eq (y-akse) mot aluminiumsmasse m₂ (x-akse) for dine tre forsøk.

4 · Analyser

1. For ett forsøk, beregn T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂) med vann 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 økning av den varme blokkens masse trekker likevektstemperaturen høyere, selv om dens spesifikke varmekapasitet (900 J/(kg·K)) er mye lavere enn vannets (4186 J/(kg·K)).

5 · Utvid

1. Vann har en uvanlig høy spesifikk varmekapasitet sammenlignet med de fleste materialer. Forklar hvorfor kystklimaer tenderer mot mildere temperatursvingninger enn innlandsområder, med den samme energibalansen tankegang som dette eksperimentet.
2. Varmen tapt av aluminiumsblokkene bør nøyaktig tilsvare varmen vunnet av vannet (energibevaring, forutsatt ingen tap til omgivelsene). For ett forsøk, verifiser dette med Q = mcΔT for hvert legeme.

Fysikken bak dette eksperimentet

← Tilbake til eksperimentet

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark