Ett testexperiment

I den förra laborationen tror vi oss ha upptäckt ett samband mellan energin man tillför vatten, vattnets massa, och temperaturändringen i vattnet. Vi hittade också ett värde som vi tror kan vara en vattens specifika värmekapacitet (c). Idag ska vi testa om vårt samband verkligen stämmer. För att testa våra teorier tänker vi blanda två olika mängder vatten med olika temperatur för att sedan se vad blandningen har för temperatur. Experimentet kommer att utföras i verkligheten och i teorin, med hjälp av det vi kom fram till i förra labben. 
Vår hypotes från förra labben såg ut så här: 
E = m * c * ΔT
Där m är massan i kg, ΔT är temperaturändringen i °C, E är energin i joule och c är ämnets specifika värmekapacitet, som enligt förra experimentet är 4,49 kJ/(kg*°C).

Utförande Till experimentet användes två termosar fyllda med olika mängder vatten med olika temperatur. Termos nummer ett innehöll 0.1966 kg vatten med temperaturen 11,7 °C. Termos nummer två innehöll 0,3213 kg vatten med temperaturen 41,6 °C. Vi hällde sedan över innehållet från den ena termosen till den andra och observerade vilken temperatur blandningen fick med en termometer. 

Såhär kom vi fram till vår teoretiska förutsägelse:
Vi antar att det kalla vattnet kommer att ge bort lika mycket energi som det varma vattnet avger. Alltså E1 = E2. Vår hypotes E = m * c * ΔT ger då att:

m1 * ΔT1 * c = m2 *  ΔT2 * c

c kan förkortas bort.

m1 * ΔT1 = m2 *  ΔT2 

ΔT är differensen mellan ursprungstemperaturen på vattnet och blandningstemperaturen Ts.
m1 * ΔT1 = m2 *  ΔT2  kan då skrivas om till 
m1 (Ts -- T1) = m2 (T2 -- Ts), som i sin tur kan skrivas om till: 
m1* Ts -- m1*T1 = m2* T2 -- m2* Ts
Det är temperaturen på blandningen som söks, alltså Ts.

            m2* T2 + m1* T1                    0,3213 kg* 41,6°C +  0,1964 kg*11,7°C 
Ts =   -----------------------    =    -----------------------------------------------  =       30,26 °C
            m2 + m1                                     0,3213 kg + 0,1964 kg  

Resultat
Vi beräknade att vattenblandningen borde ha en temperatur på 30,26 °C om vårt samband stämer. 
När vi testade experimentet i verkligheten fick vattenblandningen en temperatur på 31,3 °C.


Diskussion
I teorin skulle vattenblandningen få temperaturen 30,26 °C och vattenblandningen fick temperaturen 31,3 °C när vi genomförde experimentet på riktigt. 31,3 -- 30,3 °C = 1 °C. Differensen mellan vår teoretiska förutsägelse och vårt faktiska resultat var 1 °C. Skillnaden skulle kunna bero på felaktiga temperatur- och viktmätningar, energiförluster (trots att de antagligen var väldigt små, men de finns alltid där och är därför värda att nämna). Det man skulle kunna ha gjort är att utföra experimentet igen för att se om man får samma resultat. Om differensen är densamma i alla försök kan man börja fundera på vad som går snett. 1 °C är ju inte hela världen, men om ett samband ska räknas som vetenskaplig måste de´t nog kunna förutsäga såna här saker med bättre än 1 °C "precision". Det skulle som sagt krävas fler försök för att kunna se om sambandet trovärdigt.