כיצד למדוד אנרגיה תרמית המשתחררת מלהבה?
כמות האנרגיה שמשחררת להבה מסוימת משתנה בהתאם לדלק הנשרף.
כשמשהו נשרף, הוא משחרר אנרגיה בצורת חום ואור. כמות האנרגיה שמשחררת להבה מסוימת משתנה בהתאם לדלק הנשרף. ניתן לבדוק את כמות האנרגיה שמשחרר דלק על ידי מדידת שינוי הטמפרטורה שיוצרת הלהבה במיכל מים. אחת הדרכים למדידת האנרגיה היא על ידי בניית קלורימטר, המודד את כמות החום הכרוכה בתגובה כימית או בתהליך תרמי.
חלק 1 מתוך 3: בניית קלורימטר פשוט
- 1מדוד מים עם גליל מדורג. חשוב לדעת בדיוק כמה מים אתה משתמש. זה יאפשר לך לחשב כמה אנרגיה שימשה לחימום המים. השתמש בגליל מדורג כדי למדוד במדויק 100 מיליליטר (3,4 fl oz) מים לניסוי. רשום סכום זה במחברת.
- 2יוצקים את המים לפחית סודה. פחית סודה מאלומיניום תוליך חום בצורה יעילה יותר מאשר גליל זכוכית. היזהר לא לשפוך אף אחד מהמים. חשוב שכמות המים שרשמת תהיה נכונה.
- 3הגדר את הפחית מעל מקור הדלק שלך. מכיוון שהחום עולה, תקבלו את העברת החום הרבה ביותר אם הפחית מונחת ישירות מעל מקור הדלק. השתמש במעמד או בנה מכשיר פשוט מסוג כלשהו כדי להחזיק את הפחית 6-8 ס"מ (2,4-3,1 אינץ ') מעל מקור הדלק. השתמש במתכת כדי להחזיק את הפחית במקום.
- חומרים כמו עץ או פלסטיק עשויים להמיס או להתלקח, לכן הקפד להשתמש בחומרים חסינים באש לבניית המעמד.
רשום את הטמפרטורה הסופית לשימוש בחישוב האנרגיה המשתחררת משריפת הדלק.
חלק 2 מתוך 3: מדידת שינויי טמפרטורה
- 1מדוד את הטמפרטורה הראשונית של המים. ללא הטמפרטורה הראשונית של המים, לא תוכלו לדעת כמה נספג חום. הכניסו מדחום למים וקראו קריאה. כתוב את הקריאה כדי שתזכור אותה בדיוק.
- לדוגמה, הקריאה הראשונית שלך עשויה להיות 20 מעלות צלזיוס (20 מעלות צלזיוס). עדיף לבצע את המדידה ב צלזיוס, מכיוון שזה יקל על המתמטיקה שלך בהמשך.
- 2הצית את הדלק מתחת למים. השתמש במצת גפרור או מצית גריל להצתת הדלק. דלקים נפוצים לבדיקה כוללים שמן בוטנים, שמן צמחי, מתנול או אתנול. צעד זה צריך להיעשות על ידי או עם מבוגר מפקח.
- חבשו כפפות ומשקפי מגן כדי להגן על העיניים והידיים.
- לפני שתדליק את הדלק, תכנן תוכנית בטיחות למקרה שמשהו ישתבש או שהאש תתפשט. שמור מטף בקרבת מקום.
- 3קח קריאת טמפרטורה סופית של המים. אחרי שכל הדלק נשרף, או שתכבה אותו, תזדקק לקריאת טמפרטורה שנייה. השתמש באותו מדחום והכנס אותו למים. רשום את הטמפרטורה הסופית לשימוש בחישוב האנרגיה המשתחררת משריפת הדלק.
- הקריאה הסופית שלך צריכה להיות גבוהה יותר מהקריאה הראשונית שלך. לדוגמה, זה עשוי להיות סביב 24 מעלות צלזיוס (24 מעלות צלזיוס), תלוי בדלק שלך.
חלק 3 מתוך 3: חישוב אנרגיה משוחררת
- 1מצא את ההבדל בטמפרטורה. מחסרים את הטמפרטורה ההתחלתית מהטמפרטורה הסופית. זה יגיד לך כמה טמפרטורת המים שונתה על ידי הדלק הבוער שמתחת. המירו את המספר הזה ל צלסיוס אם המידות שלכם לא היו בסלסיוס.
- ניתן להמיר מספר מפרנהייט ל צלזיוס באמצעות המשוואה C = (F − 32) x0,56 {\ displaystyle C = (F-32) x0,56} כאשר C היא הטמפרטורה בצלזיוס ו- F היא הטמפרטורה ב פרנהייט.
- דוגמה לכך היא 24 מעלות צלזיוס (75, -17 מעלות צלזיוס) - 20 מעלות צלזיוס (68, -18 מעלות צלזיוס) = 4 מעלות צלזיוס (39, -17 מעלות צלזיוס).
ניתן לבדוק את כמות האנרגיה שמשחרר דלק על ידי מדידת שינוי הטמפרטורה שיוצרת הלהבה במיכל מים. - 2הכפל את הפרש הטמפרטורה בחום המים הספציפי. החום הספציפי של המים הוא כמות החום שנדרשת בכדי להעלות את הטמפרטורה של גרם אחד במעלה אחת צלזיוס. עבור מים, החום הספציפי הוא קלוריה אחת לגרם צלזיוס. זה אומר שלוקח קלוריה אחת לחמם גרם אחד של מים במעלה אחת צלזיוס.
- היחידה לחום ספציפי נכתבת כ 1 קלוריה / (גרם x מעלות צלזיוס).
- הכפלת זה בהפרש הטמפרטורה מניבה 4°C x 1 קלוריה / (גרם x מעלות צלזיוס) = 4 קלוריות / גרם.
- 3גורם במסת המים. כעת הכפל את תוצר הפרש החום והחום הספציפי בכמות המים בה השתמשת. שים לב כי 1 מ"ל מים שווה לגרם אחד של מים. ודא שאתה משתמש בגרמי היחידה.
- זה יניב את השחרור האנרגטי שלך: 4 קלוריות / גרם x 100 גרם = 400 קלוריות.
- 4תבין שהמערכת שלך מאבדת מעט אנרגיה. בעוד שחלק מהחום המשתחרר עולה ישירות ונכנס למים, המערכת שלך אינה מושלמת. מעט חום יאבד לאוויר שמסביב. כמות קטנה של חום גם תיקלט על ידי הפחית עוצמה. ניתן לעשות מעט כדי לפצות על אובדן החום.
- אם אתה מנסה לעשות ניסויים מדויקים ביותר, אתה יכול להשקיע בקלורימטר מסחרי, אך גם אז התוצאות לא יכולות להיות יעילות ב 100%.
אחת הדרכים למדידת האנרגיה היא על ידי בניית קלורימטר, המודד את כמות החום הכרוכה בתגובה כימית או בתהליך תרמי.
- אבטח את הפחית בזהירות למעמד כדי לוודא שהיא לא מתהפכת או נופלת על הלהבה. כמו כן, וודא כי הפח אינו נמצא ליד המחשב הנייד. כמו כן, וודא כי הפחית אינה נוגעת בלהבה. צריך שיהיה קצת רווח בינה.
- האדים מחומרים מסוימים רעילים. אם אין לך מכסה מנוע שאתה יודע להשתמש בו, הקפד על דלקים ביתיים כמו נרות.
- אש מסוכנת ביותר וניתן להישרף בקלות. היזהר בזה ושמור תמיד על מטף.
קרא גם: איך לבנות גשר מודל משיפודים?
תגובות (1)
- זה טוב מאוד עם איורים / תמונות שמקלים על ההבנה. מדריך תודה!
