Bepaling van soortelijke warmte van water

Introductie¶

Water heeft een enorme buffercapaciteit: je moet veel energie toevoegen om de temperatuur van water een graad te verwarmen. In dit practicum gaan we de soortelijke warmte van water bepalen door een bekende hoeveelheid water te verwarmen met een bekende hoeveelheid energie, en de temperatuurstijging te meten.

Theorie¶

Geef hier de natuurkundige achtergrond van het onderwerp.

Methode en materialen¶

Ontwerp¶

Een waterbad met bekende massa aan water wordt verwarmd met een elektrisch verwarmingselement dat een bekende hoeveelheid energie levert. De temperatuur van het water wordt gemeten met een temperatuursensor. Door de temperatuurstijging als functie van de tijd te meten kan de soortelijke warmte van water worden berekend.

Materialen¶

Hieronder staat de lijst van benodigde materialen bij deze proef:

Maatbeker
Weegschaal
Water
Elektrisch verwarmingselement ( $10 \mathrm{\Omega}$ , $10 \mathrm{W}$ )
Voedingsbron
Thermometer of temperatuursensor
Stopwatch of timer

Een schematische weergave van de opstelling

Procedure¶

Veiligheid¶

We maken gebruik van een $10 \mathrm{\Omega}$ , $10 \mathrm{W}$ weerstand. Deze wordt snel heet. De bronspanning mag dan ook alleen aan wanneer de weerstand in het water zit. Raak de weerstand niet aan tijdens het experiment. Omdat de weerstand in het water zit, kunnen we wel het elektrisch vermogen hoger zetten zonder dat de weerstand oververhit raakt. Het maximaal vermogen mag $40 \mathrm{W}$ zijn. Daarbij moet de roerder wel aanstaan om de warmte goed te verdelen.

Data analyse¶

Geef kort de data-analysemethode weer.

Resultaten¶

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt 
from scipy.optimize import curve_fit

massa_water = 199 * 10**-3

# Hier de data en de analyse
T = np.array([22.6,22.9,23.0,23.1,23.2,23.3,23.4,23.5,23.6,23.7,23.8,23.9,24.0,24.1,24.2,24.3,24.4,24.5,24.6,24.7,24.8,24.9,24.9,25.0,25.1,25.2,25.3,25.4,25.5,25.6,25.6])
t = np.arange(0,10 * len(T),10)

Toegevoegde_E = np.arange(0,100*len(T),100)
print(Toegevoegde_E)


def fitfunc(invoer,b):
    return 22.6 + b * invoer

val, cov = curve_fit(fitfunc,Toegevoegde_E,T)

plt.plot(Toegevoegde_E,T,"r+")
plt.ylim(20,28)
a = np.linspace(0,3500,100)

plt.plot(a,fitfunc(a,val[0]),"y")

print("de soortelijke warmte van water is",1/(val[0]/massa_water))

[   0  100  200  300  400  500  600  700  800  900 1000 1100 1200 1300
 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700
 2800 2900 3000]
de soortelijke warmte van water is 185.90504890818818

# Sla figuren op met  
# 
# plt.savefig("figures/naam.png", dpi=450)

Discussie en conclusie¶

Hier een korte discussie en conclusie over de resultaten van het experiment en de implicaties daarvan.