Labb - energimängd
Hej!
Jag hade en laboration förra veckan i skolan som jag var borta och ska göra hemifrån istället.
Behöver hjälp med nummer 2., alltså hur ska jag lägga in is i vattenkokaren??? Har försökt med det flera gånger men vattenkokaren startar inte när jag lägger in isen. Vad ska jag göra?
Materiallista:
- Miniräknare
- Tidtagarur
- Våg
- Is
- Termometer
- Vattenkokare
Instruktion:
1. Ställ temperaturmätaren i frysen och låt den står där i ca 10 minuter som du sedan läser av.
2. Väg upp en valfri mängd is (ska vara lagom) och lägg in den i vattenkokaren. Starta vattenkokaren och mät tiden tills vattenkokare stannar, d.v.s. när isen smälts och temperaturen hos smältvattnet nått 100 grader.
3. Beräkna energimängden som vattenkokaren förbrukat med hjälp av sambandet för effekt, energi och tid.
4. Beräkna teoretiskt energimängden som gått åt för att smälta isen med den uppmätta starttemperaturen till smältvattnets sluttemperatur, 100 °C.
5. Stämmer resultatet i 3 och 4 överens med varandra? Finns det några felkällor?
Behöver hjälp med nummer 2., alltså hur ska jag lägga in is i vattenkokaren??? Har försökt med det flera gånger men vattenkokaren startar inte när jag lägger in isen. Vad ska jag göra?
Jag vet inte hur din vattenkokare fungerar. Känner den av om det inte är vätska i den?
Kanske fungerar om du häller i lite vatten också?
Det tar säkert lång tid för den att smälta isen, det går åt mycket energi till det. Tänkte bara att du kanske var lite för otålig :)
Jag kan tänka mig att den vägrar jobba om det inte är vatten runt metallspiralen. Då blir den snabbt mer än 100 grader där, och då är det tänkt att den ska slå av sig för att den är klar. Det kanske funkar att täcka spiralen med vatten och fylla med is ända upp.
Laguna skrev:Jag kan tänka mig att den vägrar jobba om det inte är vatten runt metallspiralen. Då blir den snabbt mer än 100 grader där, och då är det tänkt att den ska slå av sig för att den är klar. Det kanske funkar att täcka spiralen med vatten och fylla med is ända upp.
Ja, löste det problemet.
Men har en annan problem nu.
Har gjort laborationen nu och fått följande värden.
Isens massa = 100 gram dvs 0.1 kg
Starttemperatur (isens temperatur) = -20grader.
Tid = 160 sek.
Kokarens effekt = 2000 W
Om man ska besvara fråga 3 så blir det såhär; Den energi som vattenkokaren förbrukat är; Tillförd energi är då, E = P (effekt) * t = 2000*160 = 320 kJ
Fråga 4 räknar man ut såhär;
Vi vill få ut nyttig energi, dvs den energi som totalt absorberats av isen/smältvattnet.
1. energin som tar för att göra isen nollgradig (värmekapacitet), E= c (is) * m* (del_t)= 2.2*1000*0.1*(20-0)= 4,4 kJ.
2. energin som tar att smälta isen (smältentaplitet), E= l (is) * m = 334*1000*0.2= 66,8 kJ.
3. energin som det tar att värma smältvattnet till 100 grader, E = c (vatten) * m * (del_t) = 4,18 *1000*0.2*100 = 83,6 kJ.
Total nyttig energi = 4400 + 66800 + 83600 = 154 800 = 154 kJ
Verkningsgrad = (nyttig energi / tillförd energi) 154/320 = 0.48 = 48%.
Tycker ni att det är rimligt med en verkningsgrad på 48%, för att smälta is till att smältvattnet kokar till 100grader (om man självklart tar hänsyn till alla möjliga felkällor)?
Tycker ni att det även är rimligt att det tog 160 sek att smälta is och sedan koka det till 100 grader, när det tog längre tid att koka upp 1 liter vatten till 100 grader? (tog 200 sek att koka upp vatten från 19 till 100 grader)
Ja det låter lite lågt med 48% verkningsgrad men inte orimligt.
Det som kan påverka uträkningen är kanske hur man tar med det tillsatta vattnet i beräkningarna. Jag ser att du räknar med 0.2kg i steg 2 och 3. Är det 0.1kg vatten tillsatt?
Vattnet kanske ska vara med på något sätt även i steg 1? Då skulle detta steg behöva lite mer än 4.4kJ.
Sen försvinner ju ganska mycket energi ut genom sidorna på vattenkokaren. Dessutom bildas vattenånga i steg 3 som kräver energi som inte tas med. Då skulle man behövt veta hur mycket vatten som försvunnit som ånga.
Däremot ser det ju ut som verkningsgraden för att koka 1l vatten från 19 till 100 grader är väldigt effektiv. Fick verkningsgraden där till 84.6% !
