opdracht verdampingswarmte

Ik heb een praktische opdracht gekregen voor natuurkunde.
Ik moet de verdampingswarmte van water bepalen.

De verdampingswarmte is dus de warmte die nodig is om 1 kg water te doen verdampen(en ook condenseren, wat misschien makkelijker te doen is in een proef)

mijn vraag is nou:
hoe kan ik dit het beste bepalen, wat is de handigste proefopstelling, en welke formules moet ik gebruiken.

Om iets te verdampen heb je dus warmte nodig.

Je moet dus warmte toevoeren aan je bakje met water. Het handigst lijkt mij om dit electrisch te doen met b.v. een dompelaartje omdat alle energie die je toevoert dan ook in het water terecht komt. Bovendien kun je de toegevoerde energie vrij exact bepalen en meten (W=V*I) [Watt=Volt*Amp?re]. Nu staat op een dompelaar meestal wel het vermogen (W) aangegeven, maar als de netspanning bij jou in het lab afwijkt van 220Volt verandert dus ook het vermogen.

Stel dat je een dompelaar of verwarmingsplaatje met een vermogen van 500 Watt gebruikt, dan voer je 500 J/sec aan energie toe aan het water, immers 1 Watt = 1 Joule/seconde.   Vermogen is dus energie per seconde. Hoe groter dus het vermogen hoe meer energie per seconde je toevoert aan het water. Dit geldt ook voor b.v. een auto. De energie die je nodig hebt om van 0 naar 100 km/uur te komen is hetzelfde, alleen als je meer vermogen (kiloWatt’s) tot je beschikking hebt gaat het dus sneller.

Laat je het dompelaartje of verwarmingsplaatje 30 minuten (=30*60 seconden)aan staan dan heb je dus 500 [J/sec] * (30 *60[sec])= 900.000 [J] = 900 kJ aan energie toegevoerd aan het water. Nu kun je door het water voor en na de proef te wegen bepalen hoeveel gram water er nu verdampt is. En dan moet het niet zo moeilijk meer zijn om dat dan per kg uit te rekenen.

Let wel dat een bakje water van 100 ?C ook energie afgeeft aan zijn omgeving. Een thee lichtje heeft al een vermogen van ca 50 Watt. Deze energie heb je dus nodig om het water (thee i.d.g.) alleen al op temperatuur te houden. Voor jouw proef zou je dus een geisoleerd bakje (soort thermosfles) moeten gebruiken om deze invloed te elimineren en anders moet je er bij de berekening van de verdampingswarmte rekening mee houden. Als je weet hoeveel het water in temperatuur zakt in een bepaalde tijd kun je uitrekenen hoeveel energie/seconde dat is.

De verdampingswaarde van water neemt af met het toenemen van de druk. Dus hoe hoger de druk, hoe kleiner de verdampingswaarde. Bij 221,3 bar is de verdampingswaarde 0 kJ/kg en gaat het water direkt over in stoom. De faseovergang, die bijna alle stoffen hebben is er dus dan niet meer. Men noemt dit de kritische druk van water.

Wil je de condensatiewarmte van water bepalen, dan moet je de gevormde stoom die je produceert, met een koeler afkoelen. De (condensatie)energie kun je ook redelijk eenvoudig meten. Het koelmedium (veelal kraanwater) stijgt in temperatuur. Door de hoeveelheid koelwater en het temperatuursverschil  te meten weet je overgedragen energie Q = massa*soort.warmte*temp.verschil. Heb je ook de gevormde hoeveelheid condensaat (gecondenseerde stoom) in dezelfde tijd opgenomen, dan weet je dus de condensatiewarmte. Werkt de koeler te goed, dan wordt het condensaat onderkoeld. In het ideale geval heeft het condensaat een temperatuur van 100 ?C. Praktisch zal de temperatuur lager zijn: Dus een deel van de gemeten (condensatie)energie is gebruikt om het condensaat verder af te koelen. Dit deel moet je dus van de gemeten hoeveelheid energie aftrekken.  

**arjen**