Kynning á eðlisfræði í Flensborg/Örbylgjuofn

Bakgrunnur

Háspennugjafi knýr magnetrónu sem býr til örbylgjur með tíðninni 2,45 GHz og þeim er beint inn í ofninn með bylgjuleiðara. Örbylgjurnar láta vatnssameindir titra og þar með hitnar vatnið í matnum hratt. Eðlisvarmi vatns er $c=4,186{\text{ J/gK}}$ og gufunarvarmi vatns er $l=2,258{\text{ J/g}}$.

Tæki

• örbylgjuofn
• vigt
• varmadolla
• þvara
• hitamælir

Varmaframleiðsla

Tilgangur

Að kanna hve mikið raunafl örbylgjuofns er.

Fyrirbæri	Gildi	Eining
Massi tómrar dollu
Massi dollu m köldu vatni
Massi vatns í dollu
Hitastig kalds vatns í dollu
Rafafl örbylgjuofns
Tilgreint raunafl

Framkvæmd

Gáðu aftan á örbylgjuofninn hvert afl hans er og skráðu bæði rafafl (power) og tilgreint raunafl (rated power). Vigtaðu varmadolluna og helltu síðan í hana um 400 mL af köldu kranavatni, helst kaldara en 10°C, og vigtaðu. Mældu hitastig kalda vatnsins.

Fyrirbæri	Gildi	Eining
Massi dollu m heitu vatni
Massi vatns gufaði upp
Hitastig heits vatns í dollu
Hitastigs breyting
Mælt raunafl
Frávik frá raunafli

Settu varmadolluna með kalda vatninu í örbylgjuofninn, stilltu hann á mesta afl og settu hann í gang í nákvæmlega 180 s. Hrærðu varlega 10 hringi í vatninu og mældu hitastig vatnsins í dollunni. Vigtaðu varmadolluna aftur því hluti af vatninu gæti hafa gufað upp. Sýndu útreikninga með einingum á mældu raunafli og fráviki frá tilgreindu afli á bakhlið örbylgjuofnsins.

Muna:

• $Q=m_{\text{vatn}}\cdot c\cdot \Delta T+m_{\text{gufa}}\cdot l$,
• $P=W/t$,
• $\%{\text{frávik}}={\tfrac {{\text{mælt raunafl}}-{\text{tilgreint raunafl}}}{\text{tilgreint raunafl}}}\cdot 100$

Varmatap

Framkvæmd

Mældu hitastig heita vatnsins á 60 sekúndna fresti og hræðu 3 hringi rétt fyrir hverja mælingu.

Tími	Gildi	Eining
0 s
60 s
120 s
180 s
240 s
300 s
360 s
420 s
480 s

Úrvinnsla

Gerðu graf af hitastigi vatns sem fall af tíma. Merktu ása með fyrirbæri og einingu, og dragðu mjúkan feril.

Ítarefni

Fyrirmynd þessa verkefnis er Mynd:FlensEDLI1KE05Tilraun9Örbylgjuofn.docx frá Viðari Ágústssyni.