Vpliv oblike posode na hitrost taljenja ledu
Kocke ledu smo talili v treh različnih posodah, vsakič v enaki količini vode in sicer 300 ml $\pm$ 5 ml.
Posoda 1 Posoda 2 Posoda 3
Za vsako posodo smo poskus taljenja ledu ponovili večkrat in nato iz mase in časa taljenja ledu v vsaki posodi izračunali, povprečno hitrost taljenja ledu.
Hitrost taljenja smo izračunali po naslednji enačbi: $${v}=\frac{m_l}{t}$$ Kjer je $m_l$ masa ledu in t čas taljenja ledu. Izračun napake pri določitvi hitrosti taljenja: $${\delta}=v(\frac{\delta m_l}{m_l} + \frac{\delta t}{t} )$$ Kjer je $\delta m_l$ napaka izmerjene mase in znaša je $\pm$ 0.02g ter $\delta t$ napaka izmerjenega časa, ki znaša $\pm$ 2s.
| Posoda | $v [mg/s]$ | $\delta \pm [mg/s]$ |
| Kocka | 19 | 0.16 |
| Valj | 20 | 0.19 |
| Stožec | 21 | 0.18 |
Hitrosti, taljenja ledu se od posode do posode razlikujejo, glede nato, da napaka (izračunana iz napake merjenja mase in časa taljenja ledu) ne presega razlike med hitrostmi za različne posode, lahko sklepamo, da se led hitreje tali v prvi posodi, počasneje v drugi in najpočasneje v tretji.
Pri tretji posodi je površina vodne gladine najmajnša pri prvi pa največja.
Eden izmed vplivov na hitrost taljenja je lahko torej površina vodne gladine in višina vode v posodi.
Predpostavimo lahko, da večja je vodna gladina dlje časa se led tali in večja je višina vode v posodi hitreje se led tali.
To opažanje lahko razložimo z vidika, da je na vrhu posode najtoplejša voda na dnu pa zaradi večje gostote hladne vode najhladnejša. Posledično je pri majnši gladini temperaturna razlika med ledom in vodo večja zato v posodi z najmajnšo površino teče nekoliko večji toplotni tok, ki povzroči, da se kocka hitreje stali.
Ugotavljanje konvekcije s pomočjo svetlobe
Ta del poskusa,nam ni uspel. Vodo, v kateri smo talili kocko smo osvetljevali, z močno lučjo vendar se v posodi ni videlo nič, zato, smo ta del opustili.Prenos toplote preko toplotnega toka
Toplota,ki jo prejme kocka ledu od vode preko toplotnega toka je enak: $Q_{led-P_l(t)}=1543(1\pm 0.2)J$Toplota,ki jo prejme kocka ledu zaradi toplotnega sevanja je enak: $Q_{s-prejeta-led}=2.5 (1\pm 2) J$
Toplota,ki jo prejme voda zaradi toplotnega sevanja je enaka: $Q_{s-prejeta-voda}=97(1\pm 0.2) J$
Toplota, ki jo prejme voda zaradi toplotnega toka skozi stene je enaka: $Q_{voda-P_v(t)}=197 (1\pm 0.2) J$
Toplota, ki jo odda voda, ker se ohladi je enaka: $Q_{vode-oddana}=2209 (1\pm 0.2) J$
Toplota, ki je potrebna da se kocka ledu stali je enaka: $Q_{led}=2116.8 (1\pm 0.05)J$
Toplota, ki je potrebna da se kocka ledu stali in ogreje na končno temperaturo vode je enaka: $Q_{led-voda}=2780 (1\pm 0.05) J$
Glede na zgornje izračune vidimo, da je glavni proces prenosa toplote pri taljenju ledu toplotni tok. Toplotno sevanje je praktično zanemarljivo ($Q_{s-prejeta-led}$ je manjša od napake, zato na podlagi nje ne moremo sklepati nič), konvekcija pa nam omogoča, da je okoli taleče se kocke ledu vedno voda z enako temperaturo, saj se staljena voda, usede na dno posode. To smo pokazali z pomočjo obarvanih ledenih kock.
Slika prikazuje kako se hladna voda useda na dno posode.
Celotna tolpota, ki se v sistem dovede tekom taljenja je enaka vsoti: $$Q_{dovedena}= Q_{s-prejeta-led}+Q_{s-prejeta-voda}+Q_{voda-P_v(t)}+Q_{vode-oddana}=2503.45 J$$ Celotna tolpota, ki se v sistem porabi tekom taljenja je enaka: $$Q_{porabljena}= Q_{led-voda}=2781.76 J$$
Dovedena in porabljena toplota se med seboj razlikujeta. Razliko med njima lahko interpetiramo kot posledico napak, ki smo jih pri eksperimentu naredili. In sicer zaradi zaradi nenatančnosti merjenja vseh količin (mase, dimenzij kocke, temperatur,...), predpostavke da sta širina in dolžina kocke približno enaki, da je temperatura vode po celi posodi enaka. Vendar, pa se dobljeni rezultati dovolj dobro ujemajo (na red velikosti), da lahko potrdimo, kakšni so uplivi prenosov toplote pri taljenju kocke ledu. Natančnost samega poskusa, bi lahko izboljšali, če bi zagotovili, da je voda ves čas v posodi enake temperature ( s pomočjo mešanja), da bi bile kocke res enakih, dimenzij, da bi naredili še več poskusov, pod enakimi pogoji in za vsakega posebaj izvedli izračun.
Spremenljivke in konstante
