Termisk fysik och latent värme i is.

Gör en energibalans och titta på processen före och efter. Före har du 200g vatten vid 22° C och is som är 0°C

Efteråt har du 260° vatten som är 0°C.  De initiala 200g vatten har förlorat 22° till sluttillståndet.  Det ger dig a)

Eftersom isen hade samma temp som sluttillståndet så har hela energin som vattnet hade initialt gått åt för att smälta isen. Det kallas smältvärme och handlar om energin som går åt per viktsenhet för att smälta ett material. Det ger dig b)

Eftersom resonemanget handlar om en energibalans så får man titta på var energin kan ta vägen. Vi har förutsatt att all energi går åt för att smälta isen men kan energin läcka ut från processen på något annat sätt?

Alltså:

a) 22*0,2*4200=18480J - Energin som går förlorad när isen smälts

b) 0,06*x=18480 ---  x=308000 - räknar från hela energin som vattnet förlorar. Denna energi överförs till isen för att smälta den

c) jag föreslår att isen ej är helt ren och innehåller luftbubblor. Detta leder till att mer energi används än vad som behövs

Har jag  rätt eller är jag ute och cyklar?

A och B ser rätt ut, fundera på vilken enhet du har på B. 

När det gäller C så får man anta att isen och ev innesluten luft har samma temperatur. Luft väger 1,2 kg/kubikmeter och is ungefär 900 kg/kubikmeter så det innebär att om vi antar att det är 10 volym% luft i isen så väger isen ca 59,99.. gr av de 60 gr så där blir det ett fel om än litet.

En större felkälla är nog att antagandet att all energin för att smälta isen kommer från det (relativt) varma vattnet. Fundera på om det kommer energi från någon annan källa än det relativt varma vattnet som kyls ner.

Bör jag ha b) som 308 kJ?

Sedan på c) tänker jag att det faktum att man rör om samtidigt som man har i isen kan påverka. Denna ytterligare energi snabbar väl på processen?

Gör en enhets analys över din andra ekvation så får du enheten.

Ja den mekaniska energin blir värme, det är rätt. Kan det komma energi från något annat håll?

Vad menas med enhetsanalys? Jag tar ju massan (60g) * smältvärmen

Bör denna inte vara i Joule/kilojoule?

du har ekv

0,06 kg * smältvärmet = 308 kJ

smältvärmet är då 308/0,06

[enhet för smältvärmet] = [kJ/kg]

Enhetsanalys är som att räkna med enheter.

Jaha, det är alltså energi/tyngdenhet?

Ja, det är rätt. Det verkar ju rimligt att man anger smältvärmet som en mängd energi på en viss mängd av materialet.

Enligt materialtabeller så är smältvärmet för is 334 kJ/kg

Ja, det är väl denna skillnad som c) vill att man på något sätt förklarar?

Ja, kommer du på någon annan energikälla? Vad händer t ex om du häller is i en bägare och inte blandar med något vatten och varför händer det?

Atmosfären/rummets temperatur är över 0. Detta bidrar väl till att isen smälter. Det gör det också när man häller is i vatten?

Absolut! Om det finns en temperaturskillnad så finns det en energitransport så luften i rummet (20°) överför energi till den kalla bägaren. Det finns en källa till, bägaren i sig har ju en temperatur när exprimentet börjar som är > 0 så den energin tillförs också. Därför görs värmeexpriment oftast i termosar som släpper in väldigt lite värme utifrån och där man vet hur mycket värme som själva termosen bidrar med.