Overview
Oplægget handler om termisk energi, energiformer, faseskift, temperatur, varmekapacitet og forsøg med opvarmning af vand.
Energi og energiformer
- Energi kan ikke skabes eller ødelægges, kun omdannes mellem forskellige former.
- Solenergi kan via fotosyntese omdannes til kemisk energi i planter.
- Ved forbrænding af træ omdannes kemisk energi til termisk energi.
- Energitab betyder, at energi omdannes til former, vi ikke længere kan udnytte.
Termisk energi og temperatur
- Termisk energi handler om atomers og molekylers bevægelse.
- Temperatur måles typisk i Celsius (°C) eller Kelvin (K).
- 0 K er det absolutte nulpunkt, hvor atombevægelser ophører.
- 0 °C svarer til 273,15 K, og 100 °C til 373,15 K.
- En temperaturændring på 1 K svarer til 1 °C.
Faseskift og energiforbrug
- Tilførsel af termisk energi øger atomernes bevægelse og kan forårsage faseskift (fast → flydende → gas).
- Smeltepunkt for vand er 0 °C, og kogepunktet er 100 °C (ved 1 atmosfære).
- Faseskift kræver energi; fx kræver fordampning mere energi end smeltning.
Sammenhæng mellem energi og temperatur
- Ved opvarmning stiger temperaturen, indtil et faseskift sker, hvor al energi går til faseskiftet.
- Efter faseskift kan temperaturen stige videre.
Formler og eksperimenter
- Til opvarmning: ( E = m \cdot c \cdot \Delta T ), hvor c er den specifikke varmekapacitet.
- Ved smeltning/fordamning: ( E = m \cdot L ), hvor L er smelte- eller fordampningsvarmen.
- Forsøg med opvarmning af vand gav ( c_{vand} \approx 4500 ) J/kg·°C; tabelværdien er 4186 J/kg·°C.
- Forsøget havde fejlkilder: energitab til omgivelser og elkedlens varme.
Varmelære og effektivitet
- Første hovedsætning: Ændring i energien svarer til tilført termisk energi plus udført arbejde.
- Effektivitet (nyttevirkning): ( \eta = \frac{E_{nyttig}}{E_{tilført}} ), ca. 90% for elkedel.
Key Terms & Definitions
- Termisk energi — Energi forbundet med partiklernes bevægelse i et stof.
- Specifik varmekapacitet (c) — Den energi, der kræves for at opvarme 1 kg stof 1 °C.
- Smeltevarme/Fordampningsvarme (L) — Den energi, der kræves for at smelte eller fordampe 1 kg stof.
- Effektivitet (nyttevirkning) — Forholdet mellem nyttig energi og tilført energi.
- Absolutte nulpunkt — Lavest mulige temperatur, hvor partiklerne står helt stille (0 K).
Action Items / Next Steps
- Læs mere om varmekapaciteter og faseskift.
- Øv beregning af energiforbrug ved opvarmning og faseskift.
- Gennemgå forsøget med bestemmelse af vands specifikke varmekapacitet.