Vilka former har energi?
Energi försvinner inte och skapas inte. Den ändrar bara form. I kemin är den viktigaste formen kemisk energi, som finns lagrad i ämnens kemiska bindningar.
| Form | Exempel |
|---|---|
| Kemisk | Lagrad i bränsle, mat och batterier |
| Termisk | Frigörs när ved brinner och värmer ett hus |
| Ljus | Vitt ljus avges när magnesium brinner |
| Elektrisk | Ett batteris kemiska energi blir en ström som tänder en lampa |
| Mekanisk | Bensin brinner i en motor, och bilen rör sig |
Den här simulatorn fokuserar på värmeenergi: den visar hur värme går från ett föremål till ett annat.
Hur rör sig värme?
Mellan två föremål som rör vid varandra går värme alltid från det varma föremålet till det kalla. Så fort temperaturerna är lika slutar värmen att gå över.
Olika ämnen värms upp olika lätt. Den värme som behövs för att höja temperaturen hos 1 g av ett ämne med 1 °C kallas ämnets specifika värmekapacitet (c). För vatten är den 4.2 J/(g·°C) och för järn 0.45 J/(g·°C). Vid samma massa behöver vatten alltså ungefär 9 gånger så mycket värme som järn. Värmemängden räknar du ut med formeln Q = m · c · Δt: att värma 100 g vatten med 10 °C kräver 4200 J.
Gör värmeförsök i appen Nalukh chem
Den här simulatorn ingår när du har full tillgång. Appen är gratis att ladda ner, och 2 kapitel och 5 simulatorer är öppna utan registrering.
Hur använder du simulatorn?
När simulatorn öppnas är det vänstra blocket järn på 20° och det högra vatten på 80°. Varje block har en termometer bredvid sig och fyrkantiga markörer inuti. Ju varmare ett block blir, desto fler fyrkanter visar det.
- I raden Block A väljer du materialet i det vänstra blocket: Järn, Tegelsten eller Vatten. Det högra blocket är alltid vatten.
- I raden Brännare väljer du med knappen A eller B vilket block brännaren ska stå under.
- Dra det nedersta reglaget mot Uppvärmning för att värma blocket eller mot Avkylning för att kyla det. När reglaget står i mitten är brännaren avstängd.
- Tryck på knappen ✂ Separera, så rör de två blocken vid varandra. Knappen visar då 🔗 Tillsammans. Om temperaturerna är olika visas en pil från det varma blocket till det kalla.
- Uppdateringsknappen i det övre hörnet återställer allt till början.
Uppgifter att prova i simulatorn
Tryck på uppdateringsknappen före varje nytt test.
- Låt järn och vatten vara i kontakt och vänta tills temperaturerna är lika. Svar: 68°. Järnet värms 48° och vattnet svalnar 12°.
- Välj Tegelsten i raden Block A och upprepa. Svar: 60°.
- Välj Vatten i raden Block A och upprepa. Svar: 50°, precis mitt emellan de två temperaturerna.
- Räkna ut sluttemperaturen själv. Simulatorn använder relativa värmekapaciteter: järn 1, tegel 2, vatten 4. För järn: (1 · 20 + 4 · 80) ÷ (1 + 4) = 68°.
- Dra reglaget hela vägen mot Uppvärmning och ta tid på hur länge det vänstra blocket värms från 20° till 60° med järn och med vatten. Svar: Med vatten tar det 4 gånger så lång tid.
Simulatorn och verkligheten
Simulatorn är en förenklad modell. Vattenblocket fryser inte vid 0 °C och kokar inte vid 100 °C. Antalet fyrkanter beror bara på temperaturen, men värmen i ett verkligt föremål beror också på dess massa och värmekapacitet. Det verkliga förhållandet mellan järns och vattens värmekapaciteter är ungefär 9, inte 4.
Vatten har hög värmekapacitet, och därför går det vatten i värmerör: det för med sig mycket värme och svalnar långsamt.
