Kynning á eðlisfræði í Flensborg/Varmaorka, eðlisvarmi járns

Bakgrunnur

Varmi er orka sem streymir frá heitum hlut til kaldari þar til sameiginlegu lokahitastigi er náð. Við varmaflutninga er notað lögmálið um orkuvarðveislu: Gefinn varmi = þeginn varmi. Við upphitun og kælingu hluta er varminn $Q=m\cdot c\cdot \Delta T$ þar sem $c$ er eðlisvarmi, $c_{\text{vatn}}=4.186{\text{J/kg K}}$, $c_{\text{járn}}=450{\text{J/kg K}}$.

Tæki

• hraðsuðuketill
• vigt
• þvara
• hitamælir
• varmadolla
• járnlóð

Tilgangur

Að kanna hve langan tíma það tekur kalt vatn og heitt járnlóð að ná sameiginlegu hitastigi.

Framkvæmd

Vigtaðu varmadolluna og helltu síðan í hana tæplega 400 mL af köldu kranavatni, kaldara en 10°C, og vigtaðu. Mældu hitastig kalda vatnsins og skráðu hitastig heita vatnsins í hraðsuðukatlinum.

Fyrirbæri	Gildi	Eining
Massi lóðs
Massi tómrar dollu
Massi dollu með vatni
Massi vatns í dollu
Hitastig kalds vatns í dollu
Hitastig heits vatns í katli
Massi lóðs

Taktu járnlóðið með bandinu upp úr hraðsuðukatlinum og settu ofan í dolluna. Mældu hitastig vatnsins í dollunni á 30 sekúndna fresti þar til hitastigið er farið að lækka. Passaðu að hitamælirinn snerti ekki járnlóðið og þú skalt hræra varlega í vatninu rétt fyrir hverja mælingu.

Tími	Gildi	Eining
0 s
30 s
60 s
90 s
120 s
150 s
180 s
210 s
240 s

Úrvinnsla

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

Settu upp jöfnuna: „Gefinn varmi = þeginn varmi“ fyrir járnið og vatnið og sýndu reikninga á eðlisvarma járnsins út frá hámarkshitnun vatnsins í dollunni. Sýndu reikninga á %frávikinu.

Fyrirbæri	Mældur eðlisvarmi [J/kgK]	Viðurkenndur eðlisvarmi [J/kgK]	Frávik: ${\tfrac {{\text{mælt}}-{\text{viðurkennt}}}{\text{viðurkennt}}}\cdot 100$
Járnlóð

Ítarefni

Fyrirmynd þessa verkefnis er Mynd:FlensEDLI1KE05Tilraun8VarmaorkaJarn.docx frá Viðari Ágústssyni.