Soortelijke warmte

Inleiding Met een warmtemeter kan je bepalen hoeveel warmte er nodig is voor het verwarmen van een bepaalde hoeveelheid water. Een warmtemeter is een goed geïsoleerd bakje. Het water wordt verwarmd door een verwarmingselement. Door een deksel zijn een roerder en een thermometer gestoken. Door af en toe te roeren, zorg je ervoor dat het water gelijkmatig opgewarmd wordt. Omdat het bakje goed geïsoleerd is, wordt vrijwel alle warmte die het verwarmingselement produceert, door het water opgenomen, maar er wordt ook warmte verloren. Theorie Als de stroomsterkte bekend is, kan door het verwarmingselement geleverde hoeveelheid energie (Q) worden berekend; Vermogen = spanning x stroomsterkte of P = U x I

Hoeveelheid warmte = vermogen x tijd of Q = P x t
Vervolgens wordt moet je de temperatuurstijging van het water (Δt) berekenen: Temperatuurverschil = eindtemperatuur – begintemperatuur of ΔT = teind – tbegin
Ook moet de massa van het water berekend worden; Massa = dichtheid x volume of m = ρ x V
Dan kan de soortelijke warmte van het water berekend worden met de gevonden gegevens. Hoeveelheid warmte = soortelijke warmte x massa x temperatuurverschil of Q = c x m x ΔT
Soortelijke warmte = hoeveelheid warmte : (massa x temperatuurverschil) of c = Q : (m x ΔT) Opstelling Dit is de opstelling van de Proef: A = de Ampèremeter
V = de Voltmeter
R = de Warmtemeter Benodigdheden · Warmtemeter met verwarmingselement · Ampèremeter · Voltmeter · Thermometer · Spanningsbron · Stopwatch · Verbindingsdraden · Maatcilinder Werkwijze Bouw de schakeling van hierboven op. Meet 200 ml water af met de maatcilinder en schenk dit in de warmtemeter. Stel de spanningsbron in op 9 Volt en zet die aan en start ook gelijk de stopwatch. Meet gedurende 16 minuten om de 30 seconden de temperatuur van het water en noteer dit in een tabel. Blijf voortdurend zachtjes roeren. Voer ook deze opdrachten uit: 1. Bereken de hoeveelheid warmte Q die door het verwarmingselement is geleverd. 2. Bepaal de temperatuurstijging ΔT van het water. 3. Bereken de massa m van het water. 4. Bereken de soortelijke warmte c van water. 5. Maak van deze tabel een grafiek, tijd horizontaal, temperatuur verticaal. 6. Licht het verloop van de grafiek toe. 7. Vergelijk de gevonden waarde van c met de werkelijke waarde: 4180 J/kg°C

8. Verklaar het gevonden verschil Meetresultaten Tijd (min) Temperatuur (°C) Tijd (min) Temperatuur (°C) Tijd (min) Temperatuur (°C) 0 18,0 5,5 20,2 11,0 22,4
0,5 18,2 6,0 20,4 11,5 22,6
1,0 18,4 6,5 20,6 12,0 22,8
1,5 18,6 7,0 20,8 12,5 23,0
2,0 18,8 7,5 21,0 13,0 23,2
2,5 19,0 8,0 21,2 13,5 23,4
3,0 19,2 8,5 21,4 14,0 23,6
3,5 19,4 9,0 21,6 14,5 23,8
4,0 19,6 9,5 21,8 15,0 24,0
4,5 19,8 10,0 22,0 15,5 24,2
5,0 20,0 10,5 22,2 16,0 24,4 Berekeningen I = 0,92 A
U = 9 V
P = U x I P = 9 x 0,92 = 8,28 W
t in sec = 16 x 60 = 960 sec
P = 8,28 W
Q = P x t Q = 8,28 x 960 = 7948,8 J = + 7949 J
tbegin = 18,0 °C
teind = 24,4 °C Δt = teind – tbegin Δt = 24,4 – 18,0 = 6,4 °C
De dichtheid van water is 1g/cm³ V = 200 ml
m = ρ x V m = 1 x 200 =200 g = 0,2 kg

Q = 7949 J
m = 0,2 kg Δt = 6,4 °C
C = Q : (m x Δt) C = 7949 : (0,2 x 6,4) = 7949 : 1,28 = 6210,2 J/kg°C
De soortelijke warmte is 6210,2 J/kg°C Conclusies · Bij het verwarmen van het water stijgt de temperatuur geleidelijk. · De eigenlijke soort warmte is 4180 J/kg°C, maar ik heb een ander antwoord namelijk: 6210,2 J/kg°C, dat komt omdat er ook nog warmte lekt. De formule die ik heb gebruikt is: Etoe = Ewater, maar die is eigenlijk: Etoe = Ewater + Ewarmtemeter + Elekkage