Visa fråga/svar

 

Värme [14203]

Fråga:
Hej! Om en isbit läggs i 0,2 kg vatten som är 18 grader, i en termos med värmekapacitet 80 J/K som också är 18 grader, och isbitens massa är 0,05 kg och dess temperatur -15 grader, hur mycket av isen kommer att smälta och varför är det så? Jag får att 40 g smälter, men läroboken får 45 g.
/Annica K, Värmdö, Stockholm

Svar:
Hej Annica! Låt oss först samla lite data om vatten som är nödvändiga för att lösa sådana här problem:

Specifik värmekapacitet för is: 2.1 kJ/kg.K
Smältvärme för is: 333 kJ/kg
Specifik värmekapacitet för vatten: 4,18 kJ/kg.K
Ångbildningsvärme för vatten: 2260 kJ/kg
Avkylning 18->0 grader:
0.2 kg vatten + termosen = 0.2*18*4.18 + 0.080*18 kJ = 15.048 + 1.44 kJ = 16.488 kJ

Uppvärmning -15->0
0.050 kg is = 0.050*15*2.1 kJ = 1.575 kJ

Återstår alltså 16.488 - 1.575 kJ = 14.913 kJ för att smälta x kg is: x*333 = 14.913 kJ, vilket ger x = 14.913/333 = 0.04478 kg = 45 g.

Du har nog glömt att ta hänsyn till värmekapaciteten hos termosen, det är ungefär 10% av vattnets.

Här är data för några vanliga ämnen:
smältvärme - Enthalpy_of_fusion , specifik värmekapacitet - Specific_heat_capacity , ångbildningsvärme - Enthalpy_of_vaporization .

Jämfört med andra ämnen har vatten högt smältvärme, hög specifik värmekapacitet och mycket hög ångbildningsvärme. Detta beror dels på vattnets låga molekylvikt (innehåller många molekyler per kg) och på de vätebindningar som finns mellan närliggande molekyler pga att vattenmolekylen är en dipol. En del av energin går alltså åt för att bryta upp vätebindningar snarare än att "sätta fart" på molekylerna. Water Structure and Science uttrycker det så här:

Water has the highest specific heat of all liquids except ammonia. As water is heated, the increased movement of water causes the hydrogen bonds to bend and break. As the energy absorbed in these processes is not available to increase the kinetic energy of the water, it takes considerable heat to raise water's temperature. Also, as water is a light molecule there are more molecules per gram, than most similar molecules, to absorb this energy. Heat absorbed is given out on cooling, so allowing water to act as a heat reservoir, buffering against changes in temperature.

/Peter E

Nyckelord: vatten/is [31]; specifik värmekapacitet [21];

*

 

 

Frågelådan innehåller 7212 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-12-12 11:22:59.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.