Fysikk
Fasevarme
Heisann.
Holder på med en innlevering i fasevarme, og sliter litt på en av oppgavene. Noen som kan hjelpe meg å komme i gang?
"En masse mAl = 350g flytende aluminium på smeltepunktet blir helt opp i en bøtte med vann for å størkne og avkjøles. Massen til vannet er mv = 5,5 kg og temperaturen er T = 10 ?C. Bøtta har en varmekapasitet på C = 600 J/K. Vi ser bort fra varmetap til omgivelsene og fordampning.
d) Regn ut hvilken temperatur vann og aluminium stabiliserer seg på."
Jeg har gått utgangspunkt at jeg trenger å vite både smeltevarmen til aluminium samt smeltepunktet som henholdsvis er 395 kJ/kgK og 660,3C. I og med at det er oppgitt varmekapasitet på bøtta og jeg skal se bort ifra fordamping, så trenger jeg ikke å ta høyde for varmekapasiteten til vannet?
Er jeg på rett spor?
Mvh,
Roger
Svar #1
14. januar 2017 av Sigurd
Husk at totalt er varmen "bevart" i systemet (her er ingen tap til omgivelsene/fordamping etc). Dette gir deg en likning.
Husk at når likevekt oppnås er temperaturen til både vann, aluminium og bøtte alle like. Denne er ukjent, og fra likningssettet du fikk ovenfor kan du nå løse for denne likevektstemperaturen.
Du kan anta at bøtta har samme temperatur som vannet, 10 grader, ved utgangspunktet.
Svar #2
17. januar 2017 av rog
Ok, så det vil si at ligningen ser da slik ut?:
hvor l er smeltevarmen og t er den stabile temperaturen.
Eller det blir kanskje på høyresiden?
Mvh,
Roger
Svar #3
17. januar 2017 av Sigurd
Du er inne på noe!
Først en figur, det kan hjelpe litt med å se det hele:
Bare for å forsikre oss om at vi bruker samme notasjon:
Aluminiumet avgir smeltevarme til vannet fordi den blir til fast stoff - la oss kalle den . Definisjonen av smeltevarme er, , der er spesifikk smeltevarme for Aluminium (OBS! Legg merke til enheten her!).
Dessuten avgir aluminiumet varme som følge av nedkjølingen fra smeltepunktet til likevektstemperatur . Varmen som avgis som følge av temperaturendring er gitt ved den spesifikke varmekapasiteten slik:
Varmeoverføringen til vannet er gitt ved vannets varmekapasitet og temperaturendringen fra til :
Bøtta tilføres varme gitt ved endringen av temperatur fra opprinnelig temperatur til likevektstemperatur og bøttas varmekapasitet :
Siden systemet er isolert, må vi ha bevaring av energi - dvs. den totale varmeoverføringen for vann må være lik varme tilført vannet minus varme avgitt vannet (se figuren øverst):
Jeg har måttet sette et minustegn foran QAl fordi denne er negativ, mens det er den positive størrelsen som tilføres vannet. Avgis aluminium (negativ) tilsvarer tilførel til vann (positiv).
Hvis jeg nå forhåpentligvis ikke har gjort noen feil, bør det være grei skuring å sette inn alle Q-ene og løse for likevektstemperaturen te.
Skriv et svar til: Fasevarme
Du må være pålogget for å skrive et svar til dette spørsmålet. Klikk her for å logge inn.
Har du ikke en bruker på Skolediskusjon.no?
Klikk her for å registrere deg.