Soortelijke warmte bepalen

Kacper stelde deze vraag op 07 juni 2018 om 21:12.
Goedeavond,

Ik had een vraag over het bepalen van de soortelijke warmte van water.

Stel je hebt 50 g (water) de delta T is 60 graden C.

De ‘echte’ soortelijke warmte van water is, c = 4,18 J/g/C

Stel dat je bij je berekening uitkomt op 3 J/g/C.
Betekent dat dan dat bij een lagere waarde dan de 4,18 er warmte is weggelekt of er juist bij is gekomen? Persoonlijk dacht ik dat er warmte is bijgekomen, want:
Q = m c T
   1. = 50 x 4,18 x 60 = 12540 J
    2. = 50 x 3 x 60 = 9000 J

Bij een c van 3 J/g/C is de Q lager dan met 4,18 J/g/C. Dus de daadwerkelijke warmte-energie, opgenomen door water is hoger dan 9000 J.
    

En stel dat je bij je berekening uitkomt op een waarde van 5 J/g/C.
Betekent dat in dit geval dat dat het tegenovergestelde is? Dus dat er warmte is weggelekt? (Als ik namelijk ga rekenen met een c van 5 J/g/C, dan kom ik op 15 000 J, en bij een waarde van 4,18 J/g/C op 12540 J).

Kloppen deze beredeneringen, of is het juist andersom? En zo niet, zou er iemand dit kunnen uitleggen?

Alvast bedankt!

En mijn excuses voor eventuele eenheidsfouten etc, maar dit komt doordat op mijn telefoon sommige symbolen niet beschikbaar zijn.

Reacties

Theo de Klerk op 07 juni 2018 om 21:25
>Stel dat je bij je berekening uitkomt op 3 J/g/C.
Betekent dat dan dat bij een lagere waarde dan de 4,18 er warmte is weggelekt

Nee, waarschijnlijk heb je gewoon verkeerde metingen gedaan en te weinig warmte gemeten waardoor je lager uitkomt en dan door dezelfde massa te nemen en te delen op een te lage soortelijke warmte uitkomt,

>En stel dat je bij je berekening uitkomt op een waarde van 5 J/g/C.
Betekent dat in dit geval dat dat het tegenovergestelde is?

Nee, ook dan heb je waarschijnlijk verkeerd gemeten (te hoog dit keer - kan een systematische fout zijn, kan ook gewoon slecht meten zijn geweest met niet nauwkeurige temperaturen waardoor het temperatuursverschil groter is dan het leek te zijn).

Kacper op 07 juni 2018 om 22:10
Dank u wel voor uw reactie.

Waarom kan er dan geen warmte weggelekt of bijgekomen zijn? En wanneer zou dat wel het geval kunnen zijn?

We hadden namelijk een practicum van natuurkunde met een dompelaar, om de soortelijke warmte van water te bepalen. 
Eerst moesten we met de formule E = P x t 
de door de dompelaar geleverde energie berekenen, vervolgens de c van water met behulp van de formule Q = m c [delta] T.

het vermogen van de dompelaar is 300 W. De tijd waarbinnen is gemeten, bedraagt 450 s.
E = 300 x 450 = 135 000 J
E=Q
dus Q = 135 000 J

Het temperatuurverschil was 62 graden C.
de massa van het water was 370 g (ongeveer, ik weet het precieze getal niet meer). 

c is dan 135 000 / 62 / 370 = 5,9 J/g/C.

De vraag luidde als volgt: Vergelijk de verkende c waarde van water met de ‘echte’ c waarde van water, dus 4,18. 

Bij het proefje hadden we ook geen deksel gebruikt, dus we dachten dat daardoor er warmte weg zou kunnen lekken. Immers niet alle energie die door de dompelaar is geleverd, wordt niet opgenomen door het water. Dus de werkelijke Q is lager dan 135 000 J. Als de Q lager is, dan kom je al wel meer in de buurt van 4,18. 
Iedereen in onze klas had een hogere c waarde dan 4,18. Komt dit dan door de slechte isolatie van het apparatuur/beker (dus weglekken van warmte), of doordat we niet nauwkeurig hadden gemeten, dus dat de thermometer op de een of andere manier niet warm genoeg werd, dus een te laag aantal graden aangaf? 

Groeten,
Kacper.
Jan van de Velde op 07 juni 2018 om 23:34

Kacper plaatste:

Als de Q lager is, dan kom je al wel meer in de buurt van 4,18. 
Iedereen in onze klas had een hogere c waarde dan 4,18. Komt dit dan door de slechte isolatie van het apparatuur/beker (dus weglekken van warmte),
dag Kacper,

die warmteproefjes op school doen we alleen maar om jullie te laten beseffen dat je eigenlijk nooit meet wat je meet. En dat er tientallen redenen kunnen zijn waardoor je niet vindt wat je zou moeten vinden. Daarmee is dit een ideaal proefje om jullie te leren een behoorlijke foutendiscussie te schrijven. Want je weet als docent op voorhand dat niemand ooit 4,18 J/gK gaat vinden. Zelfs niet per ongeluk, want we geven jullie hopeloos ontoereikend materiaal. Met opzet  

Bij die dompelaar staat er waarschijnlijk 300 W op het typeplaatje. Ik durf er wat om te wedden dat de meeste dat niet halen. Al was het alleen al omdat dat (met ook nog eens een zekere marge) geldt bij 230 V, en midden overdag die netspanning niet zelden minstens een paar volt lager is. 

En dan heb je nog eens het verlies naar de omgeving:
  • ging die dompelaar helemaal in het water?
  • is er niks verdampt?
  • geen warmte opgenomen door je calorimeter? (heeft dat ding een warmtecapaciteit van 0 J/gK? zeker weten van niet) 
  • Geen warmteverlies door stroming van lucht naar je water? 

je merkt zelf al op dat je proefopstelling op bovenstaande punten te wensen overliet, om het maar eens zachtjes uit te drukken. Je mag er dus vergif op innemen dat een aanzienlijk deel van de berekende 135 000 J niet in je water is geëindigd (als het er überhaupt al in terechtkwam). 

Behalve dat zijn er nog vele mogelijkheden bij dit proefje om naast de theoretische 4,18 J/gK te eindigen. Bijvoorbeeld, als ik op mijn school 10 thermometers in eenzelfde potje warm water steek meet ik minstens 9 duidelijk verschillende temperaturen.

Kortom, hidden agenda: jij denkt dat je de soortelijke warmte van water leert bepalen. In werkelijkheid is het doel van dit proefje om je foutendiscussies te leren schrijven. 

Groet, Jan

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Ariane heeft twee appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Ariane nu over?

Antwoord: (vul een getal in)