Kinetische Energie en Temperatuur
|
Kinetische Energie en Temperatuur |
|
|
Datum: Januari 2022
Principe:
| Men kan met een eenvoudige experiment de relatie tussen Kinetische Energie en temperatuur aantonen. Dit experiment heb ik uitgevoerd met een Vernier LabQuest 2 en Surface Temperature Sensor (STS-BTA). |
Materiaal:
|
|
 |
|
|
 |
Resultaat:
|
De resultaten van de meting zijn samengevat in onderstaande screenshot. |
 |
|
Elke keer als men slaat kan men een temperatuurstijging waarnemen. |
Discussie:
| Het slaan met een hamer kunnen we gelijk stellen met het laten vallen van een gewicht op de Silly Putty, we zetten potentiële energie om in kinetische energie. Door het slaan met de hamer op de Silly Putty dragen we de energie over op de Silly Putty. Kinetische energie noemen we ook wel bewegingsenergie. Omdat temperatuur eigenlijk de kinetische energie (bewegingsenergie) van de moleculen in een stof is betekent dit dat er energie toegevoegd moet worden om de temperatuur van de stof te laten stijgen. Door de klap met de hamer voegen we kinetische energie toe aan de Silly Putty, die Silly Putty wordt dan samengeperst waardoor de moleculen in de Silly Putty snelle gaan bewegen hetgeen zich manifesteert als een temperatuur stijging. |
|
In formule: Potentiële gravitatie energie: Epot =
m.g.h1 J waarin m de massa van de hamer is, g de gravitatieconstante en h1 de hoogte is vanaf waar we de hamer naar beneden bewegen. Op dat punt is de potentiële energie maximaal. Op het punt h2 waar de hamer de Silly Putty raakt vindt de maximale potentiële energie in kinetische energieomzetting plaats. Epot1 - Epot2 = m.g.h1 - m.g.h2 = m.g.Dh = Ekin Kinetische bewegings energie: Ekin = ½.m.v2 J waarin m de massa van de stof is en v de snelheid van de stof, in dit geval corresponderend met de gemiddelde energie van de moleculen in de Silly Putty. Aangezien de energie omgezet wordt in warmte waardoor de interne temperatuur van de Silly Putty stijgt kunnen we schrijven E= Q = m.Cp.DT J waarin DT de temperatuurstijging is en Cp de soortelijke warmte van de stof. Op basis van de formules zouden we kunnen aannemen dat alle parameters kwantificeerbaar zijn en we met dit experiment bv de soortelijk warmte van Silly Putty zouden kunnen uitrekenen. Dat is echter bedrieglijk omdat we hier niet alleen met gravitatie energie te maken hebben. Het slaan met een hamer betekent ook dat we spierkracht gebruikt hebben. Spierkracht is chemische energie en die wordt niet gevangen in de gebruikte formule van potentiële energie. Om dit experiment kwantificeerbaar te maken hadden we het beter kunnen uitvoeren door een bekend gewicht van een gemeten hoogte te laten vallen. |
Conclusies:
|
Literatuur:
|
Relevante websites: |
Opmerkingen:
|
