18 svar
96 visningar
Ginger är nöjd med hjälpen!
Ginger 11
Postad: 5 dec 2018

Fysik 1 labb, specifik smältvärme

Uppgiften jag har är att bestämma isens specifika smältvärme men jag får inte riktigt till det. Det är min sista labb i kursen och tyvärr det jag har minst koll på.

 

Skulle uppskatta hjälp med att lösa denna! Tack på förhand.

 

Vatten ska värmas 10 grader över rumstemp. sedan ska man hälla i is och mäta temperaturen precis när isen smält.

 

Vattnets massa (start): 250 g = 0,25 kg

Vattnets massa (smält is): 306 g = 0,306 kg

Isens massa: 306 g – 250 g = 56 g = 0,056 kg

Starttemp. (rumstemp + 10 grader): 32 grader Celsius

Jämviktstemp.: 11.4 grader C

 

Isens temp.

Måste först bli 0 grader för att smältas

Sen värms isen

deltaT 20 grader, sen smälter den

 

Isens ∆T = 32 - 11.4  = 20,6 grader C ( vet att detta är fel ska förmodligen vara 18 då frysens temp är ca -18 grader c)

Specifik värmekapacitet för is = 2,2.10^3  J/kg*k

E = c*m*∆T

= 2,2 * 10^3 * 0,056 * 20,6 = 2537,92 J  Den energi som behövs för uppvärmningen[PA1] .

Specifik värmekapacitet för vatten = 4,19.10^3 J/kg*k

Vattnets massa = 250 g = 0,25 kg

Vattnets ∆T = 32 – 11,4 = 20,6 (för det varma vattnet)

E = c*m*∆T

= 4,19.10^3 x 0,25 x 20,6 = 21578.5 J 

Isens smältvattens massan = 0,056 kg (ska ej va med här?)

E = Cs*m à Cs = E/m 

2537,92  + Cs * m = c.m.∆T

2537,92  + Cs * m = 21578.5

2537,92  + Cs * 0,056 = 21578.5

Cs * 0,056 = 21578.5 – 2537,92 = 19040,58

Cs = 19040,58/0,056 = 340010,36 = 340 kJ/kg*k (enligt tabellen ska det vara 334 kJ/kg*k, vilket är väldigt nära så det stämmer rätt bra.)

Den sista biten med att det smälta isvattnet ska värmas till jämvikten, hur kan jag skriva till det?

Den sista biten verkar vara lite fel men jag vet inte riktigt hur det ska vara

Affe Jkpg 3577
Postad: 6 dec 2018 Redigerad: 6 dec 2018

Välkommen till Pluggakuten Ginger.

Vi ger dig i första han tips/info så att du själv kan lösa din uppgift.

Man kan göra en tabell

TMassaEnergi°CkgJVärma_is180.056...Smälta_is-0.056...Värma_isvatten11.40.056...Energi-summa...

Energi-summan är lika med energin för att kyla 0.25kg av det värmda vattnet.

Ginger 11
Postad: 6 dec 2018

 

Isens ∆T = 18 grader C

Specifik värmekapacitet för is = 2,2.10^3  J/kg*k

E = c*m*∆T

= 2,2 * 10^3 * 0,056 * 18 = 2217,6 J  

Är det jag beräknat här alltså den energi som behövs för uppvärmningen av isen till det att isen når sin smältpunkt?

 



Specifik värmekapacitet för vatten = 4,19.10^3 J/kg*k

Vattnets massa = 250 g = 0,25 kg

Vattnets ∆T = 32 – 11,4 = 20,6

E = c*m*∆T

= 4,19.10^3 x 0,25 x 20,6 = 21578.5 J (För det varma vattnet)

Det här är beräkningen för det varma vattnet. Den energin som går åt för att värma vatten 20.6 grader?

Är det den totala energin som används? Summan?

 

För smältningen av isen 0 till 11.4 grader..

Specifik värmekapacitet för is = 2.2*10^3 J/kg*k (eftersom det börjar i isform)

isvattnets massa = 0,056 kg

Vattnets ∆T = 11.4

E = c*m*∆T

= 2.2*10^3 x 0,056 x 11.4 = 1404.48 J

 

Ser dessa korrekt ut? Är det något jag saknar och hur går jag vidare härifrån?

Du har räknat ut att det frigörs 21,6 kJ när 250 f vatten svalnar från 32 grader C till 11,4 grader C.

Denna energi skall göra tre saker:

  1. värma isen från -18 grader (om isen var så kall) till 0 grader (du behöver veta isens specifika värmekapacitet, d v s  hur mycket värme det går åt för att värma 1 kg is 1 grad)
  2. smälta isen (du behöver veta isens smältvärme, hur mycket värme det går åt för att smälta 1 kg is)
  3. värma det smälta vattnet från 0 grader till 11,4 grader (du behöver veta vattnets specifika värmekapacitet, d v s hur mycket värme det går åt för att värma 1 kg vatten 1 grad)

Om isens temperatur var 0 grader från början blir den första delen 0.

Ginger 11
Postad: 6 dec 2018
Smaragdalena skrev:

Du har räknat ut att det frigörs 21,6 kJ när 250 f vatten svalnar från 32 grader C till 11,4 grader C.

Denna energi skall göra tre saker:

  1. värma isen från -18 grader (om isen var så kall) till 0 grader (du behöver veta isens specifika värmekapacitet, d v s  hur mycket värme det går åt för att värma 1 kg is 1 grad)
  2. smälta isen (du behöver veta isens smältvärme, hur mycket värme det går åt för att smälta 1 kg is)
  3. värma det smälta vattnet från 0 grader till 11,4 grader (du behöver veta vattnets specifika värmekapacitet, d v s hur mycket värme det går åt för att värma 1 kg vatten 1 grad)

Om isens temperatur var 0 grader från början blir den första delen 0.

 Isen börjar från -18 grader.

Jag ska beräkna isens specifika smältvärme och jag får inte kolla upp det i tabeller. Får jag då kolla upp isens smältvärme i tabeller?

Du får kolla upp den specifika värmekapaciteten (även kallad värmekapacivitet) för både vatten och is. Du får inte kolla upp smältvärmet, det är det du skall beräkna. (Ja, det heter värmet i det här sammanhanget.)

Ginger 11
Postad: 6 dec 2018

 Jag har beräknat energin som frigörs när vattnet svalnar från 32 C till 11.4 C

Specifik värmekapacitet för vatten = 4,19.10^3 J/kg*k

Vattnets massa = 250 g = 0,25 kg

Vattnets ∆T = 32 – 11,4 = 20,6

E = c*m*∆T

= 4,19.10^3 x 0,25 x 20,6 = 21578.5 J

 

 

Jag har beräknat den energin som går åt att värma isen från -18 C til 0 C (det är -18 C i frysen)

Isens ∆T = 18 grader C

Specifik värmekapacitet för is = 2,2.10^3  J/kg*k

E = c*m*∆T

= 2,2 * 10^3 * 0,056 * 18 = 2217,6 J  

 

 

Jag har beräknat den energi som går åt för att smälta isen. 0 till 11.4 grader.

För smältningen av isen 0 till 11.4 grader..

Specifik värmekapacitet för vatten = 4,19.10^3 J/kg*k

isvattnets massa = 0,056 kg

Vattnets ∆T = 11.4

E = c*m*∆T

= 2.2*10^3 x 0.056 x 11.4 = 2674.9 J

 

 

Så nu ska jag ta reda på smältvärmen?

Ser det jag räknat ut hittils rätt ut och hur gör jag sen?

Du kan inte " smälta isen. 0 till 11.4 grader." Is smälter vit 0 grader. Sedan värms vattnet från 0 grader till 11,4 grader. 

Det går alltså åt 2,2 kJ för att värma isen och 2,7 kJ för att värma vattnet. Hur mycket energi gick det åt för att smälta 0,056 kg is? Hur mycket energi går det åt för att smälta 1 kg is?

Ginger 11
Postad: 7 dec 2018

m1·c·(t1-t2) = m2·cs + m2·c·t2

c = 4,19.10^3 J/kg*k

m1 = 0.25 kg

m2 = 0.056

t1 = 32 grader C

t2 = 11.4 grader C

 

0.025 * 4,19.10^3 * 20.6 = 0.056 * cs + 0.056 * 4,19.10^3 * 11.4

cs = 335 kJ

 

Kan man beräkna smältvärmen på det här sättet?

Ginger 11
Postad: 7 dec 2018

Annan variant.....

 

Specifik smältvärme (is) = E/m

E = 21575.5 - 2217.6 - 2674.9 = 16683 J

m = 0.056 kg

 

Specifika smältvärmen = 16683 J / 0.056 kg = 298 kJ/kg

 

Vilket är ganska nära (334 kJ/kg). En del energi kan ha försvunnit under hela processen?

Energi kan inte försvinna, bara omvandlas mellan olika former.

Av siffrorna att döma hade isen temperaturen 0 grader Celsius när ni la ner den i det varma vattnet.

Ginger 11
Postad: 7 dec 2018

Hm okej. Men är jag helt ute och cyklar nu? 

Vet inte riktigt vad för formel, hur den sista beräkningen ska göras. 

Affe Jkpg 3577
Postad: 7 dec 2018

Vi kan fortsätta med att fylla i tabellen

TMassaFormelKonstantenEnergi°Ckgc/CkJVärma_is180.056cmΔT2.2kJ/(kg*K)...Smälta_is-0.056Cm334kJ/kg...Värma_isvatten11.40.056cmΔT4.19kJ/(kg*K)...Energi-summa....

Energi-summan är lika med energin för att kyla 0.25kg av det värmda vattnet.

Ginger 11
Postad: 7 dec 2018

Hur kan jag ställa upp en ekvation med det?

Ginger 11
Postad: 7 dec 2018

 

Specifik smältvärme (is) = E/m

E = 21575.5 - 2217.6 - 2674.9 = 16683 J

m = 0.056 kg

 

Specifika smältvärmen = 16683 J / 0.056 kg = 298 kJ/kg

 

Betyder detta att det krävs 298 kJ/kg för att värma 1 kg is som är - 18 grader C ?

 

Jag tänkte från början att isen är 0 grader när jag stoppar ner den i vattnet men läraren påpeka då att den måsta vara samma temperatur som i frysen. alltså - 18 ?

Affe Jkpg 3577
Postad: 7 dec 2018

Vi kan skriva:

ESumma: Energi-summan från tabellen

Ekyla: Energin för att kyla 0.25kg av det värmda vattnet.

ESumma=Ekyla

Ginger 11
Postad: 7 dec 2018

E(summa) = E(kyla)

 

c*m*∆T(Energi summa) = c*m*∆T(Väma is) + c*m*∆T(Värma isvatten) + Cs(Smältvärme)*m(isvatten)

 

21578.5 = 2.2 * 10^3 * 0.056 * 18 + 4.19 * 10^3 * 0.056 * 11.4 + Cs * 0.056

 

21578.5 = 2217.6 + 2674.9 + Cs * 0.056

 

16686 = Cs * 0.056

 

Cs = E/m

 

Cs = 16686 / 0.056     -->     Cs = 297964.29     -->     Cs = 298 kJ/kg

 

Så här?

Affe Jkpg 3577
Postad: 7 dec 2018 Redigerad: 7 dec 2018
Ginger skrev:

E(summa) = E(kyla)

 

c*m*∆T(Energi summa) = c*m*∆T(Väma is) + c*m*∆T(Värma isvatten) + Cs(Smältvärme)*m(isvatten)

 

21578.5 = 2.2 * 10^3 * 0.056 * 18 + 4.19 * 10^3 * 0.056 * 11.4 + Cs * 0.056

 

21578.5 = 2217.6 + 2674.9 + Cs * 0.056

 

16686 = Cs * 0.056

 

Cs = E/m

 

Cs = 16686 / 0.056     -->     Cs = 297964.29     -->     Cs = 298 kJ/kg

 

Så här?

Det ser OK ut!

Du hamnar hyfsat när 334kJ/kg och det finns många "osäkerheter" i denna typ av labb.

Tänk annars på hur många värdesiffror du jobbar med. Nu använder du alldeles för många, och då blir det lätt att "drunkna" i alla siffror och göra fel. Som t.ex.:
21.6=0.056((2.20*18)+(4.19*11.4)+Cs)Cs=21.60.056-((2.20*18)+(4.19*11.4))=298kJ/kg

Ginger 11
Postad: 7 dec 2018

 Äntligen :) Tack för all hjälp!

Svara Avbryt
Close