Led v olju
___________________________________________________________
Začeli smo z osnovnim poskusom. Kocko ledu smo dali v rastlinsko olje pri sobni temperaturi. Pridobili smo nekaj kvantitativnih in nekaj kvalitativnih podatkov.
Kvantitativni podatki
Volja=200 ml ±1 ml
Tolja(začetna)= 22,5℃±1 ℃
Tledu= 0℃
molja=180g±1g
mledu=11g±1g
ρolja=0.90kg/dm3±0.1kg/dm3
Po izvedbi smo dobili še naslednje kvantitativne podatke:
Tolja(končna)= 15,1℃±1 ℃
Opis in razlaga pojava:
Led plava na olju sobne temperature. Ker ima olje temperaturo nad lediščem vode, oddaja toploto ledu, zaradi katere se ta tali. Formirajo se kapljice, ki so se precej dolgo zadrževale na površni ledu. Vodne kapljice so se zaradi površinske napetosti nabirale na preostalem talečem se ledu, posledica pa je večja gostota skupka kapljic in ledu, zato je led po določenem času potonil. Končna temperatura olja je bila nižja kot začetna, saj se je del toplote porabil za taljenje ledu. V trenutku, ko se je led stalil, smo predpostavili, da je voda imela 0 ℃.
Zmesno temperaturo bi lahko tudi izračunali, dobili bi rezultat v idealnih pogojih:
Izračun koliko toplote je prejel led:
qt = 334 kJ/kg (specifična talilna toplota ledu)
mledu=11g±1g
_________________________________________________________________________________________
Q = qt *mledu = 334kJ/kg*0,011kg = 3,67kJ
Kolikor toplote je led prejel, toliko jo je olje oddalo, zato lahko izrazimo razliko v temperaturi:
molja=180g±1g
colja=2,4 kJ/kgK
_________________________________________________________________________________________
∆T = Q/ (molja* colja) = 3,67kJ/ (0,180kg*2,4 kJ/kgK) = 8,5℃
Zmesna oziroma končna temepratura: Tolja(začetna) - ∆T = 14,0℃
Če primerjamo izračunan rezultat z merjenim, ugotovimo, da je v skladu s pričakovanji. Merjena končna temperatura je približno 1 stopinjo večja od izračunane, razlog pa je v neizolirani posodi, v kateri smo opravljali meritev. Del toplote za taljenje ledu je torej prišel tudi iz okolice, posledica pa je malce odstopajoča zmesna temperatura, kot nam jo poda zgornja enačba.
Izvedli smo še poskus pri višji temperaturi olja.
Tolja(začetna)= 42℃±1 ℃
mledu=7g±1g
_________________________________________________________________________________________
Tolja(končna)= 30℃±1 ℃
V tem primeru je kocka ledu potonila že takoj na začetku, kar je pomenilo, da se je olje toliko temperaturno raztegnilo, da mu je gostota dovolj padla, da je led postal gostejši in potonil.
Taljenje je bilo v tem primeru (kvalitativna ocena) intenzivnejše, saj je bil toplotni tok večji, kar nam pove tudi enačba, ki pove, koliko toplote v časovni enoti preteče med dvema telesoma v toplotnem stiku:
P=dQ/dt
Ker torej čas nastopa v imenovalcu enačbe, krajši čas pomeni večji toplotni tok.
Vse zgoraj navedene napake smo ocenili iz najmanjše natančnosti merilnih instrumentov. Vendar pa se moramo zavedati da tukaj ni vključene sistematične napake zaradi neizoliranosti sistema. To bi lahko izboljšali z izolacijo posode, vendar bi nam to onemogočilo spremljanje dogajanja.
Slika: Smer oddajanja in sprejemanja toplote
Začeli smo z osnovnim poskusom. Kocko ledu smo dali v rastlinsko olje pri sobni temperaturi. Pridobili smo nekaj kvantitativnih in nekaj kvalitativnih podatkov.
Kvantitativni podatki
Volja=200 ml ±1 ml
Tolja(začetna)= 22,5℃±1 ℃
Tledu= 0℃
molja=180g±1g
mledu=11g±1g
ρolja=0.90kg/dm3±0.1kg/dm3
Po izvedbi smo dobili še naslednje kvantitativne podatke:
Tolja(končna)= 15,1℃±1 ℃
Opis in razlaga pojava:
Led plava na olju sobne temperature. Ker ima olje temperaturo nad lediščem vode, oddaja toploto ledu, zaradi katere se ta tali. Formirajo se kapljice, ki so se precej dolgo zadrževale na površni ledu. Vodne kapljice so se zaradi površinske napetosti nabirale na preostalem talečem se ledu, posledica pa je večja gostota skupka kapljic in ledu, zato je led po določenem času potonil. Končna temperatura olja je bila nižja kot začetna, saj se je del toplote porabil za taljenje ledu. V trenutku, ko se je led stalil, smo predpostavili, da je voda imela 0 ℃.
Zmesno temperaturo bi lahko tudi izračunali, dobili bi rezultat v idealnih pogojih:
Izračun koliko toplote je prejel led:
qt = 334 kJ/kg (specifična talilna toplota ledu)
mledu=11g±1g
_________________________________________________________________________________________
Q = qt *mledu = 334kJ/kg*0,011kg = 3,67kJ
Kolikor toplote je led prejel, toliko jo je olje oddalo, zato lahko izrazimo razliko v temperaturi:
molja=180g±1g
colja=2,4 kJ/kgK
_________________________________________________________________________________________
∆T = Q/ (molja* colja) = 3,67kJ/ (0,180kg*2,4 kJ/kgK) = 8,5℃
Zmesna oziroma končna temepratura: Tolja(začetna) - ∆T = 14,0℃
Če primerjamo izračunan rezultat z merjenim, ugotovimo, da je v skladu s pričakovanji. Merjena končna temperatura je približno 1 stopinjo večja od izračunane, razlog pa je v neizolirani posodi, v kateri smo opravljali meritev. Del toplote za taljenje ledu je torej prišel tudi iz okolice, posledica pa je malce odstopajoča zmesna temperatura, kot nam jo poda zgornja enačba.
Izvedli smo še poskus pri višji temperaturi olja.
Tolja(začetna)= 42℃±1 ℃
mledu=7g±1g
_________________________________________________________________________________________
Tolja(končna)= 30℃±1 ℃
V tem primeru je kocka ledu potonila že takoj na začetku, kar je pomenilo, da se je olje toliko temperaturno raztegnilo, da mu je gostota dovolj padla, da je led postal gostejši in potonil.
Taljenje je bilo v tem primeru (kvalitativna ocena) intenzivnejše, saj je bil toplotni tok večji, kar nam pove tudi enačba, ki pove, koliko toplote v časovni enoti preteče med dvema telesoma v toplotnem stiku:
P=dQ/dt
Ker torej čas nastopa v imenovalcu enačbe, krajši čas pomeni večji toplotni tok.
Vse zgoraj navedene napake smo ocenili iz najmanjše natančnosti merilnih instrumentov. Vendar pa se moramo zavedati da tukaj ni vključene sistematične napake zaradi neizoliranosti sistema. To bi lahko izboljšali z izolacijo posode, vendar bi nam to onemogočilo spremljanje dogajanja.
Slika: Smer oddajanja in sprejemanja toplote