Proef 3M 8.7 IJsklontjes laten smelten

6 september

Doel van de proef: de leerlingen weten hoe ze de smeltwarmte van ijs kunnen bepalen, uitgaande van het beginsel van Black.

Benodigdheden:

  • thermometer
  • roerstaafje
  • tempexbeker, liefst met deksel (gaatjes erin om de thermometer en het roerstaafje doorheen te steken)
  • water
  • ijsblokjes
  • massabalans

Bepaal de massa van de tempexbeker. Vul de beker een kwart- tot halfvol met water. Het beste is het als het water een iets hogere temperatuur heeft dan de omgeving.

Bepaal de massa van van de beker met het water. Bepaal de begintemperatuur van het water.

Neem nu de ijsklontjes. Als die smeltend zijn, is hun begintemperatuur bekend: 0 oC.

Maak de ijsklontjes droog met een doek en doe ze voorzichtig in de beker, zodat er geen water uitspettert. Bepaal nu de massa van het geheel (dat kan ook aan het eind van de proef).

Zet de thermometer en het roerstaafje in de beker. Roer af en toe, tot al het ijs is gesmolten. (Dat kan best lang duren, in de tussentijd kan de les doorgaan, bijvoorbeeld door opgaven te -laten- maken.) Niet roeren met de thermometer: die is breekbaar!  Bepaal de eindtemperatuur.

Met behulp van de verzamelde meetgegevens kan de smeltwarmte van ijs bepaald worden met het beginsel van Black:

Door het water afgegeven warmte = door het ijs opgenomen warmte bij het smelten + opgenomen warmte om het smeltwater van 0 oC te verwarmen tot de eindtemperatuur.

Hierbij is aangenomen dat de warmtecapaciteit van de beker, samen met die van de thermometer en het roerstaafje, verwaarloosd kan worden

Ook is aangenomen dat er geen warmte de beker ingaat of uit gaat. Een deksel helpt om deze ‘warmtelekken’ te beperken.

Als de begintemperatuur van het water iets boven en eindtemperatuur iets onder de omgevingstemperatuur liggen, is de kans groot dat het warmtelek ‘naar buiten’ aan het begin het warmtelek ‘naar binnen‘ compenseert.

Leswerk