Forsøk: prinsippene i ei varmepumpe

Dette forsøket består av fire delforsøk som forklarer prinsippene bak teknologien i en varmepumpe. Vi skal se på fordampning, kompresjon, kondensering og en dyse.

Forsøksbeskrivelse

Husk å les igjennom forsøksbeskrivelsen før dere begynner. Ved å trykke på teoriknappen kommer det fram litt tekst som forklarerer hva som skjedde, men tenk gjerne gjennom hva du tror selv før du ser etter.

Utstyr

Kolbe
Vann
Stativ til gassbrenner
Eter (kjemisk stoff, spør læreren din)
Gassbrenner
Termos
Dråpeteller
Kald metallplate (la plata ligge i fryseren før dere skal bruke den)
Sprayboks (hårspray el.)

Fordampning – delforsøk 1:

1. Plasser stativet over gassbrenneren. Plasser en kolbe med vann på stativet og fyr opp brenneren. Kok opp vannet.
2. Beskriv hva som skjer med vannet. Bobler det? I så fall hvorfor og hva består boblene av?
3. Bruk dråpetelleren og drypp noen dråper av eteren på hånda di. Hva skjer og hvorfor?

Teori

Når man koker opp vannet vil det stige bobler opp fra bunnen av kolben og til vannoverflaten. Disse boblene er vanndamp. Vann i væskefase holdes sammen av svake krefter mellom molekylene. Molekylene vibrerer i forhold til hverandre og når man tilfører varme, også kalt termisk energi, øker temperaturen slik at disse vibrasjonene blir kraftigere. Til slutt vil vibrasjonene blir så store at vannmolekylene river seg løs fra hverandre og går over til vanndamp.

Teori til punkt 3:

Fordamping skjer ikke bare ved koking. Det skjer for eksempel også når vi tørker klær, tar på parfyme eller bruker etterbarberingsvann.

Når du legger eter på hånden føles det kaldt, dette skyldes at varmen fra hånden din gikk over til eteren slik at den fordampet. «Varme går fra et sted med høyere temperatur til et sted med lavere temperatur».

Kompressor – delforsøk 2:

1. Hell lunkent vann (cirka 45-50 grader celsius) i en beholder og mål temperaturen med et termometer.
2. Sug opp litt av det lunkne vannet i sprøyta. Pass på at det ikke er luft mellom vannet og åpningen, hvis det er kommet luft inn kan du sprøyte ut litt av vannet slik at luften forsvinner.
3. Legg fingeren over åpningen på sprøyta, slik at luft ikke slipper inn og vannet ikke slipper ut.
4. Hold sprøyta vertikalt og trekk ut stempelet slik at du skaper et større rom for vannet. Hva skjer med vannet, og hva tror du har skjedd med trykket?

Teori

Når vi trekker ut stempelet senkes trykket inne i sprøyta, noe som gjør at vannet begynner å koke.

Kondensering – delforsøk 3:

1. Kok opp vann i en kolbe.
2. Kjenn på metallplata. Hvordan kjennes temperaturen.
3. Når vannet begynner å koke holder dere plata på skrå over kolben.
4. Hva skjer med undersiden av plata? Hva skjer med temperaturen på plata? Hvorfor?

Teori

Fra åpningen av kolben kommer det ut vanndamp og kondens når vannet koker. Den varme dampen treffer metallplata og vanndampen går over til væskefase igjen og danner små vanndråper på plata. Når vi nå kjenner på plata er den blitt mye varmere. Dette skyldes at dampen tar med seg varme når den koker (koking krever energi) og når den treffer plata frigjøres denne energien (kondensering frigjør energi).

Dyse – delforsøk 4:

I en varmepumpe benyttes en dyse etter at kjølemediet har gått fra gass til væske. En dyse finner vi også i spraybokser.

Rist litt på sprayboksen og spray litt av innholdet på hånda di. Kjenner du noen temperaturforskjell? Hvorfor skal du riste på boksen og hvorfor har sprayen denne temperaturen?

Teori

Når vi rister på sprayboksen øker vi trykket. Når vi sprayer kjennes sprayen kald ut, på samme måte som eteren i delforsøk 1. Det kommer både av fordamping, men også av trykkforskjellen mellom innsiden av boksen og rommet (trykket blir lavere). Det skjer en avkjøling av væsken i sprayboksen.

Lyst til å vinne en kraftig solcellelader?

Forsøksbeskrivelse

Utstyr

Fordampning – delforsøk 1:

Kompressor – delforsøk 2:

Kondensering – delforsøk 3:

Dyse – delforsøk 4:

Kilder

Nyttige lenker

Bruk denne artikkelen som kilde

I kildeliste

I tekst