tC = 5/9 · (tF − 32)
Värmespridning
Värme sprids på tre sätt:
- Ledning
- strålning
- strömning
Ledning
Med detta menas att värme kan spridas i ett material där rörelseenergin går från en atom till en annan. Ex. metaller
Strålning
Denna spridning är den enda som inte är beroende av materia och kan därför spridas i vakum. Strålningsvärme är elektromagnetisk strålning som utstrålas från varma ytor.
Strömning
Varma gaser kan flytta på sig. När ett element i ert hus värmer, sprids värmen genom strömning. De varma luftmasorna flyttar sig till hela rummet.
Värmeisolerande material
T.ex. Glas, plast, tyg, gummi, dun, ull, är exempel på isolerande material
Material som isolerar hindrar värmespridning. De leder inte värme, de är så pass täta så att de hindrar strömning. De klarar av att stoppa strålningen. Olika färger absorberar värmestrålning. Svart är exempel på en sådan färg. Insidan på en termos är spegellik och återreflekterar strålningsvärmen. Den har också flera lager. Gaser är dåliga värmespridare.
Utvidgningskoefficient
All materia tar större plats när det blir varmt. Detta beror på att atomerna rör sig mer och tar därför större plats. Vi har räknat ut hur mycket de flesta material utvidgas vid en temperaturhöjning. Utvidgnigskoefficienten säger hur många mm en meterstav ökar vid en grads ökning.
Material Utvidgning
Plast 0.13mm
Bly 0.029mm
Silver 0.020mm
Järn 0.011mm
Betong 0.011mm
Fönsterglas 0.009mm
Granit 0.006mm
Kvartsglas 0.0009mm
Formel för beräkning av längdutvidgning (fasta ämnen)
Längdutvidgningen = (Förändning av temperatur i grader) x (ant. meter) x (längdutvidgningskoefficienten)
Räkneexempel
Du har en 2 meter lång järnstav liggandes utomhus. Den har en temp på -20oC eftersom det är vinter. Hur mycket komer staven att öka i längd när du tar in den i rumsvärme. (20oC)
Lösningsförslag
2m x 40o x 0,011mm = 0.88mm
Volymökning av vätskor
Molekylerna i en vätska rör sig fortare ju mer temperaturen ökar. Varma vätskor tar därför större plats. De får större volym.
Vätska Utvidgning/grad
Eter 0.00163
Alkohol 0. 00108
Vatten 0.00021
Kvicksilver 0.00018
Även här kan du beräkna hur mycket större volymen blir. Vatten expanderar, men inte linjärt, med temperaturen.
Räkneexempel
En badtunna fyller du på med 2m3 med vatten som har temperaturen 8oC. Du värmer upp vattnet till en behaglig temperatur på 38oC. Hur mycket större blir volymen?
Lösningsförslag
Utvidgningen = (förändring temp) x (volymenhet) x (utvidgningskoefficient)
30oCx 2m3 x 0,00021 = 0.0126m3
Vatten
Vatten beter sig lite annorlunda mot andra ämnen. Just vid 4oC är vatten som mest tyngst. Bindningarna inom molekylerna är som minst och vattnet ta därför mindre plats. Det är därför vatten alltid är 4 grader celcius vid bottnen.
Kondensation
Varm luft kan hålla mycket vattenånga. När luften svalnar av rör sig vattenmolekylerna saktare och det börjar bildas kemiska bindningar mellan vattenmolekylerna. På detta vis uppstår vattendroppar. Processen kallas för kondensation.
Ångbildningsvärme
Det "kostar" extra energi att byta aggregationstillstånd från flytande till gas. Denna energi kallas ångbildningsvärme.
Ångbildningsvärme = Ångbildningsvärmen x antal kilo av ämnet (Den energi som åtgår att få ett kilo av ett ämne till gasform)
Räkneexempel
Du har 0,5 kg 0oC vatten. Hur mycket energi åtgår för att förånga vattnet
Lösningsförslag
Du måste först höja tempereaturen till 100oC på vattnet.
0,5kg x 100ox4,2kJ= 210KJ
Nu räknar du ut hur mycket energi det går åt att förånga 0,5kg 100o vatten.
0,5 kg x 2260 kJ/kg = 1130KJ
Summera produkterna
1130+210=1340KJ
Smältvärme
För att få ett ämne att gå från fast til flytande form krävs energi. Det krävs energi att byta aggregationstillstånd.
Smältvärme = ant. kilo av ämnet x smältvärmekoefficienten
eller
Den energi som åtgår att smälta ett kilo av ett ämne till flytande form
Räkneexempel
Du har 2,3 kilo is. Hur mycket energi åtgår för att smälta isen til flytande form? Isen har temperaturen 0oC. Isens smältvärme år 334KJ/kg
Lösningsförslag
2.3 kg x 334KJ =768,2 KJ
