Akkurat nå er 120 pålogget.

Fysikk

Hvordan finne ut om et metall er gull ved å gjøre målinger

05. oktober kl. 16:38 av mafo90 - Nivå: Vgs

Hei

Vi har fått en innleverings oppgave jeg står fast på, jeg har greid de andre, men oppgave 1 finner jeg ikke ut at og hjelpen fra far strekker ikke til. Slik går oppgavene

En person kommer til deg med en metallklump som han påstår er gull. Han sier at han vil gi deg en god pris dersom du kjøper den raskt. Men han har det ikke travlere enn at du rekker å gjøre et forsøk før du bestemmer deg. Du veier klumpen og finner at masser er 45 g. Så har klumpen ei stund i kokende vann, før du slipper den oppi en termos med 1.2 dl etanol. Termosen har varmekapasitet 31 J/K. Etanol og termos hadde i utgangspunktet temperaturen 18.0°C, og får temperaturen 19.5 °C ei stund etter at metallklumpen kom oppi.

a) Klarer du å bruke disse målingene til å avgjøre om du bør kjøpe «gullet»?

b) Hvis klumpen hadde vært av jern, hva ville slutt-temperaturen ha blitt?

c) Etterpå kommer du på at du kunne ha brukt fjærvekta og et kar med vann til å forsøke å avgjøre om det er gull eller ikke helt uten å tenke på termofysikk. Hvordan?

mvhHAdde satt utrolig stor pris på hjelp !


Brukbart svar (0)

Svar #1
05. oktober kl. 18:14 av Jørrian

Her kan du bruke varmekapasiteten til gull og etanol. Gullklompen blir til slutt 373 K. Hvor mye energi har den "sugt" til seg? Til slutt blir den overført til etanolen, og litt tap til termosen. Bruk formlene og tabellboka di.

Samme med jern.

c) her bruker du kun massetetthet, sjekk massetettheten i tabellboka di.

oppgaven er svaært urealistisk, men kreativ! Etanol fordamper fort som gir mye varmetap.

Jeg skulle ha gjort testen med konsentrert salpetersyre. Slik tenker en kjemiker :-)


Brukbart svar (1)

Svar #2
05. oktober kl. 18:55 av Sigurd

Hei! Dette er en god og ganske sammensatt oppgave, som tester mye forskjellig. Det gjør den ganske utfordrende. Jeg kan prøve å vise hovedideene her, men overlater detaljene til deg. Hvis du står fast, må du bare si ifra. Vis hva du har prøvd eller hva det spesielt er du lurer på.

a) Her har du (bokstavelig talt) en gyllen mulighet til å benytte varmekapasitet.

Når du legger gullet i kokende vann, varmer du det opp til koketemperatur (100 grader). Det lagres da en varmeenergi i gullet, Qgull. Og når du så avkjøler gullklumpen i etanol/termos, vil varme overføres fra gullet til etanolen (Qetanol) og termosen (Qtermos). Da faller temperaturen i gullet, mens temperaturen stiger i etanolen og termosen helt til de alle får en felles likevektstemperatur Tlv = 19,5 grader.

Figuren under illustrerer tankegangen:

Gull (og alle andre stoffer) har en evne til å holde på varme. Hvor mye varme som trengs for å varme opp et stoff 1 grad, kalles varmekapasitet. Gull har en annen varmekapasitet enn vann, jern, osv. For å sjekke om du faktisk har med gull å gjøre, bør varmen som overføres fra klumpen til termos/etanol samsvare med varmekapasiteten til gull (evnen gull har til å holde på varme).

Vi har følgende formel: 
Q = C \Delta T
Her er Q varme, C er varmekapasitet, og ΔT er temperaturendringen fra utgangspunktet til slutten (likevektstemperaturen).

For gull og etanol finner du varmekapasiteten C ved å multiplisere den spesifikke varmekapasiteten c til det aktuelle stoffet med massen, C = c⋅m. Hva c er for etanol og gull overlater jeg til deg å finne ut (sjekk en tabell, eller internett). Du må også finne ut hva massen til 1,2 dL etanol er (jeg overlater til deg å finne ut dette; tips: tetthet!)

Bevaring av energi i systemet gir at varmen avgitt fra gullet må svare til varmen tatt opp av termos og etanol. Dvs. din oppgave blir å undersøke om Qgull er like stor som Qtermos + Qetanol

b) Her fortstter vi tankegangen fra oppgaven over, men i stedet for å bruke varmekapasiteten til gull, må du bruke varmekapasiteten til jern (den finner du på nett eller i en tabell). Din oppgave blir å regne ut den nye likevektstemperaturen Tlv. Bruk likningen QjernQtermos + Qetanol og formelen for varmekapasitet som utgangspunkt.

c) Tips: Bruk oppdriften til å beregne massetetthen til klumpen. Samsvarer den med massetettheten til gull?


Skriv et svar til: Hvordan finne ut om et metall er gull ved å gjøre målinger

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.