Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen:
294 frågor / svar hittades
Frysning av vatten - igen
Fråga:
För att lättare förklara frågan börjar jag genom att presentera två påståenden:
Antaget att en vattenkropp med volymen V vid temperaturen av 40°C kyls ner till 0°C i tiden t.
En praktiskt likadan vattenkropp med volymen V vid temperaturen av 60°C borde kylas ner till 0°C i tiden t+x där x är tiden det tar att kyla vattnet från 60°C till 40°C. Förutsatt att kylningsförhållanden är likadana.
Med hjälp av dessa påståenden kan man anta att då det varma vattnet (60°C) sätts i en frys och då det når 40°C placeras en praktiskt likadan vattenkropp med starttemperaturen av 40°C bör de även nå frysningspunkten ungefär lika fort.
Skillnaden av mängden evaporerad vätska mellan det initialt varmare och kallare vattnet kan endast förklara några få procents skillnad. Samtidigt är ventilationen tillräckligt tillfredsställande för att luften inte ska öka i temperatur till följd av en längre period av värmeöverföring.
Det innebär att i värsta fall bör skillnaden i tiden det tar att nå frysningspunkten variera med högst 5%.
Under mitt gymnasiearbete (NV) där jag undersöker validiteten av Mpemba-effekten har jag gjort det exakta jämförelsen som förklarades i början. Totalt har 26 mätningar gjorts och vartenda försök uppvisade en skillnad mellan 9,3% (som minst) och 19,8% (som mest). Nedan finns en graf med mätvärden för 14 försök med kranvatten (de resterande 12 varierar i startförhållanden och är ej med i grafen då de avviker rent naturligt).
Frågan är då hur kan man förklara dessa fenomen? De beräkningar jag har gjort på huvudsakligen evaporation, konvektion samt ojämnt temperaturfördelning och dess påverkan på värmeöverföringen är långt ifrån de värden jag åstadkom.
Tack i förhand,
Mvh Bartosz M. Piorkowski
/Bartosz P, Möckelngymnasiet, Karlskoga 2018-01-16
För att lättare förklara frågan börjar jag genom att presentera två påståenden:
Antaget att en vattenkropp med volymen V vid temperaturen av 40°C kyls ner till 0°C i tiden t.
En praktiskt likadan vattenkropp med volymen V vid temperaturen av 60°C borde kylas ner till 0°C i tiden t+x där x är tiden det tar att kyla vattnet från 60°C till 40°C. Förutsatt att kylningsförhållanden är likadana.
Med hjälp av dessa påståenden kan man anta att då det varma vattnet (60°C) sätts i en frys och då det når 40°C placeras en praktiskt likadan vattenkropp med starttemperaturen av 40°C bör de även nå frysningspunkten ungefär lika fort.
Skillnaden av mängden evaporerad vätska mellan det initialt varmare och kallare vattnet kan endast förklara några få procents skillnad. Samtidigt är ventilationen tillräckligt tillfredsställande för att luften inte ska öka i temperatur till följd av en längre period av värmeöverföring.
Det innebär att i värsta fall bör skillnaden i tiden det tar att nå frysningspunkten variera med högst 5%.
Under mitt gymnasiearbete (NV) där jag undersöker validiteten av Mpemba-effekten har jag gjort det exakta jämförelsen som förklarades i början. Totalt har 26 mätningar gjorts och vartenda försök uppvisade en skillnad mellan 9,3% (som minst) och 19,8% (som mest). Nedan finns en graf med mätvärden för 14 försök med kranvatten (de resterande 12 varierar i startförhållanden och är ej med i grafen då de avviker rent naturligt).
Frågan är då hur kan man förklara dessa fenomen? De beräkningar jag har gjort på huvudsakligen evaporation, konvektion samt ojämnt temperaturfördelning och dess påverkan på värmeöverföringen är långt ifrån de värden jag åstadkom.
Tack i förhand,
Mvh Bartosz M. Piorkowski
/Bartosz P, Möckelngymnasiet, Karlskoga 2018-01-16
Svar:
Mpemba-effekten har diskuterats här tidigare, se fråga [7830]. Det finns en hel del data som tyder på att effekten är verklig, men det finns ingen bra förklaring till effekten.
Dina resultat (figuren nedan) ser övertygande ut. Jag hade dock föredragit om du ritat in datapunkterna i stället för linjerna som jag antar är något sorts "bästa anpassning". Man hade då kunna bedöma tillförlitligheten från spridningen i datapunkterna.
Du bör även förklara varför du bortser från nästan hälften av mätvärdena.
Ett annat problem är att du, såvitt jag förstår, inte mätt tills provet börjar frysa utan till det når den normala fryspunkten 0oC. Detta är inte den urspungliga Mpemba-effekten. Det du mäter är avkylning av vatten, inte vatten som övergår i is.
Det betyder också att flera av de traditionella förklaringarna (som har att göra med frysningsprocessen) faller bort, framför allt underkylning).
Se ävenMpemba_effectSuggested_explanations för möjliga förklaringar.
Här är en utmärkt, aktuell sammanfattning av Mpemba-effekten:
___________________________
)Underkylning innebär att en vätskas temperatur sänks under dess smältpunkt utan att den övergår i fast form. Exempelvis kan rent vatten (regndroppar och molndroppar) vara underkylt. När den underkylda vätskan träffar fast material, exempelvis marken, kan den snabbt kristalliseras och ge upphov till nedisning. (Underkylning
)
Mpemba-effekten har diskuterats här tidigare, se fråga [7830]. Det finns en hel del data som tyder på att effekten är verklig, men det finns ingen bra förklaring till effekten.
Dina resultat (figuren nedan) ser övertygande ut. Jag hade dock föredragit om du ritat in datapunkterna i stället för linjerna som jag antar är något sorts "bästa anpassning". Man hade då kunna bedöma tillförlitligheten från spridningen i datapunkterna.
Du bör även förklara varför du bortser från nästan hälften av mätvärdena.
Ett annat problem är att du, såvitt jag förstår, inte mätt tills provet börjar frysa utan till det når den normala fryspunkten 0oC. Detta är inte den urspungliga Mpemba-effekten. Det du mäter är avkylning av vatten, inte vatten som övergår i is.
Det betyder också att flera av de traditionella förklaringarna (som har att göra med frysningsprocessen) faller bort, framför allt underkylning).
Se även
Här är en utmärkt, aktuell sammanfattning av Mpemba-effekten:
___________________________
)
)
Mätning av värmeledningsförmåga
Gymnasium: Värme - värmeöverföring/transport [20768]
Fråga:
Hej! Hur kan man räkna ut värmeledningsförmågan hos olika metaller (exempelvis med Fouriers lag) med ett experiment där jag använder mig av vattenuppvärmning?
Jag använder metallstavar med en ända i varmt vatten där jag vet temperaturen på vattnet, samt temperaturen på stavens andra ända. Jag vet stavens dimensioner och även tiden som gått vid uppvärmningen men lyckas inte räkna ut metallens värmeledningsförmåga.
Detta experiment är mitt gymnasiearbete.
/Oskar S, Aranäsgymnasiet, Kungsbacka 2018-01-24
Hej! Hur kan man räkna ut värmeledningsförmågan hos olika metaller (exempelvis med Fouriers lag) med ett experiment där jag använder mig av vattenuppvärmning?
Jag använder metallstavar med en ända i varmt vatten där jag vet temperaturen på vattnet, samt temperaturen på stavens andra ända. Jag vet stavens dimensioner och även tiden som gått vid uppvärmningen men lyckas inte räkna ut metallens värmeledningsförmåga.
Detta experiment är mitt gymnasiearbete.
/Oskar S, Aranäsgymnasiet, Kungsbacka 2018-01-24
Svar:
EnligtFouriers lag är värmeflödet J (mängden värmeenergi som passerar på en tidsenhet) genom en stav eller en plåt proportionellt mot tvärsnittsarean S och mot temperaturskillnaden mellan den kalla och den varma sidan &916;T och omvänt proportionellt mot stavens längd (eller plåtens tjocklek) &916;x:
J = k S&916;T/&916;x
I denna formel är k värmeledningsförmågan. Den mäts i SI-enheten Wm-1K-1 (watt per meter och kelvin). (Värmeledningsförmåga)
Du har kvar två obekanta i din formel, k och J. För att bestämma värmeledningsförmågan k måste du alltså även känna J. Det kan du t.ex. göra genom att låta den icke uppvärmda ändan värma vatten. Metoden kallas Searles stav-metod, se nedanstående bild från länk 1 ochSearle's_bar_method .
Att mäta värmeledningsförmåga är inte helt lätt eftersom värme tenderar att ta andra vägar än man avsett.
En alternativ metod är att seriekoppla staven med en stav av en metall för vilken man känner till värmeledningsförmågan. Man kan då eliminera J och få fram en relativmätning av k för den okända metallen.
Observera att du i båda ovanstående mätningar måste vänta till du når ett "steady state" tillstånd så att det transporterade värmeflödet (J/t) är lika i hela staven.
Se ävenThermal_conductivity_measurement .
Enligt
J = k S&916;T/&916;x
I denna formel är k värmeledningsförmågan. Den mäts i SI-enheten Wm-1K-1 (watt per meter och kelvin). (Värmeledningsförmåga
)Du har kvar två obekanta i din formel, k och J. För att bestämma värmeledningsförmågan k måste du alltså även känna J. Det kan du t.ex. göra genom att låta den icke uppvärmda ändan värma vatten. Metoden kallas Searles stav-metod, se nedanstående bild från länk 1 och
Att mäta värmeledningsförmåga är inte helt lätt eftersom värme tenderar att ta andra vägar än man avsett.
En alternativ metod är att seriekoppla staven med en stav av en metall för vilken man känner till värmeledningsförmågan. Man kan då eliminera J och få fram en relativmätning av k för den okända metallen.
Observera att du i båda ovanstående mätningar måste vänta till du når ett "steady state" tillstånd så att det transporterade värmeflödet (J/t) är lika i hela staven.
Se även
Är eld materia?
Grundskola_7-9: Värme [20798]
Fråga:
Är eld materia och hur?
/Filippa N, samskolan, Nacka 2018-03-19
Är eld materia och hur?
/Filippa N, samskolan, Nacka 2018-03-19
Svar:
Filippa!
Eld är väl ett av de klassiska fyra elementen eld, jord, vatten och luft, se Klassiska_element :-).
Materia är ett lite flytande begrepp, se fråga [16426].
Låt oss utgå från Wikipedias definition:
Eld är det fenomen som uppstår när en gas genomgår en koncentrationsstyrd, exoterm, kemisk reaktion som inbegriper oxidation (förbränning) av ett brännbart ämne, i tekniska sammanhang benämnt bränsle. Värme från reaktionen bidrar till förgasning och blandning av det brännbara ämnet och oxidationsmedlet, men per definition är temperaturen så hög att temperaturen ej längre är styrande för reaktionen. Förbränningen sker således i kontaktytan mellan oxidationsmedlet och det brännbara materialet (glöd) eller brännbara gaser (flammor, eld). Förbränning av kolhaltiga, flytande eller gasformiga ämnen ger flammor som lyser starkt av svartkroppsstrålning från mikroskopiska sotpartiklar medan förbränning av exempelvis vätgas ger genomskinliga, svagt lysande lågor.
För att eld ska kunna uppstå krävs tre förutsättningar:
närvaro av ett brännbart ämne, till exempel trä eller bensin
närvaro av oxidationsmedel, exempelvis syrgas (i luft) eller klor
värmekälla som uppdrivits över den punkt där en självunderhållande, icke temperaturstyrd oxidation uppstår
(Eld)
Eldflammor är alltså upphettad gas och sotpartiklar. Gasen rör sig uppåt eftersom den är varmare än omgivningen. Sotpartiklarna dras med av gasen. Det ljus vi ser (gula flammor) kommer huvudsakligen från temperaturstrålning (seBlack_body ) från de heta sotpartiklarna.
Så, ja, eld är (uppvärmd) materia - molekyler i gasform och sotpartiklar i fast form - som avger strålning (bland annat ljus).
Se även fråga [12852] som behandlar stearinljuslågan.
/Peter E 2018-03-19
Filippa!
Eld är väl ett av de klassiska fyra elementen eld, jord, vatten och luft, se Klassiska_element
:-).Materia är ett lite flytande begrepp, se fråga [16426].
Låt oss utgå från Wikipedias definition:
För att eld ska kunna uppstå krävs tre förutsättningar:
närvaro av ett brännbart ämne, till exempel trä eller bensin
närvaro av oxidationsmedel, exempelvis syrgas (i luft) eller klor
värmekälla som uppdrivits över den punkt där en självunderhållande, icke temperaturstyrd oxidation uppstår
(Eld
)Eldflammor är alltså upphettad gas och sotpartiklar. Gasen rör sig uppåt eftersom den är varmare än omgivningen. Sotpartiklarna dras med av gasen. Det ljus vi ser (gula flammor) kommer huvudsakligen från temperaturstrålning (se
Så, ja, eld är (uppvärmd) materia - molekyler i gasform och sotpartiklar i fast form - som avger strålning (bland annat ljus).
Se även fråga [12852] som behandlar stearinljuslågan.
/Peter E 2018-03-19
Är en mikrovågsugn mer effektiv på att värma vatten än en doppvärmare?
Fråga:
Är en mikrovågsugn mer effektiv på att värma vatten än en doppvärmare?
Om den är det så vore det kanske något för varvattenberedarna att nyttja?
/Olof H, Gävle 2018-04-04
Är en mikrovågsugn mer effektiv på att värma vatten än en doppvärmare?
Om den är det så vore det kanske något för varvattenberedarna att nyttja?
/Olof H, Gävle 2018-04-04
Svar:
Nej, doppvärmaren är mer effektiv än mikrovågsugnen för att värma en vätska. Doppvärmaren är däremot värdelös på att värma pizzan. :-)
EnligtMicrowave_ovenHeating_efficiency är verkningsgraden för att producera mikrovågor 64%. Sedan försvinner en varierande del i form av mikrovågor som inte avlämnar sin energi till det man vill värma. För annat än vatten kan denna andel vara ganska hög. Detta är anledningen till att man inte skall köra mikrovågsugnen utan något uppvärmbart (helst innehållande vatten). Förlusterna blir till värme hos ugnen och i magnetronen.
En doppvärmare har däremot en verkningsgrad på nära 100% om den är korrekt monterad, se länk 1. Det finns alltså inget skäl att byta uppvärmningsmetod för varmvattenberedare.
Vi bortser från verkningsgraden vid produktionen av elektricitet (30-90%).
/Peter E 2018-04-05
Nej, doppvärmaren är mer effektiv än mikrovågsugnen för att värma en vätska. Doppvärmaren är däremot värdelös på att värma pizzan. :-)
Enligt
En doppvärmare har däremot en verkningsgrad på nära 100% om den är korrekt monterad, se länk 1. Det finns alltså inget skäl att byta uppvärmningsmetod för varmvattenberedare.
Vi bortser från verkningsgraden vid produktionen av elektricitet (30-90%).
/Peter E 2018-04-05
Sida 30 av 30
Föregående |
** Frågelådan är stängd för nya frågor tills vidare **
Länkar till externa sidor kan inte garanteras bibehålla informationen som fanns vid tillfället när frågan besvarades.
Länkar till externa sidor kan inte garanteras bibehålla informationen som fanns vid tillfället när frågan besvarades.
Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons: Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar