Opvarmningskurve: mål temperaturen, mens stoffet smelter eller koger

Er opvarmningskurven et elevforsøg?

Ja, med vand er det et elevforsøg, og med stearinsyre er det et elevforsøg, hvis dit sikkerhedsdatablad bekræfter, at stoffet ikke har en kode fra grundskolelisten. VEJ 9111 (afsnit 2.2.1) siger, at det så vidt muligt skal undgås, at elever bruger stoffer med de listede H-sætninger, og at underviseren til enhver tid kan demonstrere forsøget. Stearinsyre er overvejende anmeldt som ikke klassificeret i ECHA’s C&L-inventar (via PubChem, 18.10.2026), og RSC/CLEAPSS skriver «currently not classified as hazardous». Én virksomhed har anmeldt H301, som står på listen. Det er anmeldte klassificeringer og ikke den harmoniserede tabel, så kontrollér din egen leverandørs datablad.

Stearin fra et lys er ikke det samme som stearinsyre. Ifølge lex.dk «omdannes [stearinsyre] til stearin ved blanding med palmitinsyre». Smeltepunktet for lysestearin er derfor et interval, og siden har ikke fundet et tal for det. Brug stearinsyre med kendt renhed. Læs mere under sikkerhed i faglokalet.

Hvad skal du bruge til at lave en opvarmningskurve?

Du skal bruge en varmekilde, et termometer, et stopur og enten vand eller stearinsyre. Mængderne for stearinsyre kommer fra RSC og Nuffields publicerede opstilling (Melting and freezing stearic acid).

• Varmekilde: elplade eller elkoger med vandbad. RSC bruger Bunsenbrænder; her anbefales en elplade, så der ikke er åben flamme. Varmeeffekten og tiderne fra RSC kan ikke overføres til en elplade.
• Stearinsyre (variant B): under 5 g i et reagensrør, der står i ca. 150 cm³ vand i et bægerglas på 250 cm³ (RSC).
• Vand (variant A): i et bægerglas. Kilderne angiver ingen mængde, så den aftaler du selv.
• Termometer på 0-100 °C (RSC) eller en temperaturføler med datalogger. Spidsen skal midt i stoffet.
• Stopur (mobilen duer), stativ og klemme.
• Beskyttelse: briller og varmetålig handske.

Hvad er hypotesen og variablene?

I en opvarmningskurve er den uafhængige variabel tiden, og den afhængige er temperaturen i stoffet.

Eksempel på en hypotese, der kan afprøves: «Hvis vi varmer stearinsyre jævnt, stiger temperaturen, indtil stoffet begynder at smelte. Mens det smelter, holder temperaturen sig næsten konstant, fordi …» «Stoffet smelter» er ikke en brugbar hypotese: den siger ikke, hvad der sker med temperaturen, og den har ingen begrundelse.

Hvordan laver man en opvarmningskurve trin for trin?

Du varmer stoffet jævnt, aflæser temperaturen med faste mellemrum og tegner temperatur mod tid. Vælg variant A (vand) eller B (stearinsyre).

Variant A: vand, kogning

Med vand varmer du til kraftig kogning og ser temperaturen stå stille ved kogepunktet.

1. Tag briller på, og tegn opstillingen. Varmt vand og damp kan brænde.
2. Hæld vand i bægerglasset (mængden aftaler du). Sæt termometeret, så spidsen ikke rører bunden.
3. Mål starttemperaturen. Start opvarmningen og stopuret.
4. Aflæs temperaturen ved hvert interval, og skriv den i måleskemaet.
5. Fortsæt, til vandet har kogt kraftigt i et par minutter. ChemEd X bruger to ekstra minutter efter kraftig kogning.
6. Sluk, og lad det køle af, før noget flyttes.
7. Tegn kurven.

Variant B: stearinsyre, smeltning

Med under 5 g stearinsyre i vandbad ser du temperaturen stå stille, mens stoffet smelter, typisk et sted mellem 55 og 70 °C (RSC).

1. Tag briller og handsker på, og tegn opstillingen. Stof og vandbad er varme.
2. Fyld under 5 g stearinsyre i reagensglasset (RSC).
3. Sæt reagensglasset i vandbadet og termometeret i stoffet. Rør forsigtigt, når stoffet smelter.
4. Start opvarmningen og stopuret, og aflæs ved hvert interval.
5. Fortsæt, til temperaturen er ca. 80 °C (RSC).
6. Sluk. Løft røret op af vandbadet, og lad stoffet størkne. Valgfrit: mål afkølingen hvert minut til ca. 30 °C (RSC), men rør ikke termometeret i fast stof, for det kan knække.
7. Tegn kurven, og markér det flade stykke som smeltepunktet.
8. Ryd op efter din anvisning. Stearinsyre skal ikke i afløbet.

Hvad kan eleverne forvente at se?

Med stearinsyre ser eleverne tre stykker: temperaturen stiger i det faste stof, står næsten stille under smeltningen og stiger igen i væsken. Med vand ser de to: temperaturen stiger i væsken og står stille ved kogning. RSC’s lærernoter beskriver et plateau «i nogle minutter», derefter stigning, og et tilsvarende plateau ved afkøling. fysik.dk har ikke selv udført forsøget, så tallene her er eksempeldata fra RSC eller beregnet. Tiderne i din egen opstilling afhænger af varmeeffekten.

RSC oplyser ikke, om talrækken er målt eller konstrueret, og kalder den «sample data». Plateauet ligger her ved 58 °C i fire aflæsninger (minut 8-11). Ren stearinsyre smelter ved ca. 69 °C, og RSC skriver, at skolepræparater ligger omkring 55-70 °C. Kurven er målingen, ikke facit: bedøm ikke eleverne på, om de rammer et bestemt tal, men på, om de finder et vandret stykke.

Hvad viser det flade stykke på kurven?

Det flade stykke viser, at temperaturen ikke stiger, mens stoffet skifter tilstand. Energien, du tilfører, bruges på at smelte stoffet og ikke på at gøre det varmere (RSC, lex.dk). Skitsen nedenfor er kun formen og viser ingen tal.

Hvor meget energi går til hvilket stykke?

Smeltningen af 5 g stearinsyre kræver ca. 1.070 J, hvilket er ca. 1,9 gange så meget energi som at varme det faste stof fra 20 til 69 °C. Beregnet, ikke målt: Q = m · c · ΔT og Q = m · L, hvor intet tabes til rør og omgivelser, og stoffet starter ved 20 °C.

Smeltningen er altså ca. 60 % af den samlede energi. Regnestykket giver energi og ikke tid, for varmestrømmen fra vandbadet falder, jo tættere stoffet kommer på badets temperatur. Værdierne for smeltevarme (214 kJ/kg) og varmefylde (2,32 og 2,59 kJ/(kg·K)) er målt af Costa m.fl. i RSC Advances (2024). For vand går energien ved kogepunktet til at fordampe vandet; kogepunktet er ca. 100 °C ved normalt tryk og falder ved lavere tryk (lex.dk).

Hvad er smeltepunktet for stearinsyre?

Ren stearinsyre smelter ved ca. 69 °C. PubChem angiver 68,8 til 72 °C afhængigt af kilde, og lex.dk skriver 69-71 °C. Et skolepræparat kan ligge lavere: RSC angiver ca. 55-70 °C, fordi renhed og leverandør betyder noget.

Måleskema til eleverne

Eleverne skriver tid, temperatur og en observation ved hvert aflæsningstidspunkt. Tilføj rækker efter behov; skemaet er et udgangspunkt.

Sætningsstartere til evalueringen: «Det flade stykke ligger ved … °C. Det passer / passer ikke med …» og «Den største fejlkilde var …». Til modelspørgsmålet kan eleverne tegne partikler i fast stof, under smeltning og i væske og forklare, hvor energien går hen, mens temperaturen er konstant.

Hvilke fejlkilder påvirker kurven?

Termometerets placering og ujævn varme er de to fejlkilder, der oftest skæmmer kurven.

Hvad spørger eleverne om ved opvarmningskurven?

Elever spørger oftest om, hvorfor temperaturen står stille, mens stoffet smelter; svarene nedenfor kan bruges direkte i timen.

Hvorfor stiger temperaturen ikke, mens stoffet smelter, når jeg stadig varmer?

Fordi energien går til at smelte stoffet og ikke til at gøre det varmere. Lex.dk skriver om is, at «temperaturen … vil derfor forblive på 0 °C, indtil al isen er smeltet», og RSC’s lærernote siger, at energi tilføres for at smelte stoffet.

Smelter og koger et stof ved præcis samme temperatur hver gang?

Nej. Urenheder og måleusikkerhed flytter værdien. RSC skriver, at skolepræparater af stearinsyre ligger omkring 55-70 °C og ofte giver en linje, der ikke er helt vandret.

Hvorfor er stearin fra et lys ikke det samme som stearinsyre?

Fordi lysestearin er en blanding, ofte af stearinsyre og palmitinsyre (lex.dk). En blanding smelter i et interval i stedet for ved ét punkt, og ren stearinsyre er derfor et bedre valg til kurven.

Hvor kan du læse videre?

Sikkerhedsreglerne står under reglerne i VEJ 9111, flere øvelser finder du i forsøgsbanken, og forsøget træner Fælles Mål-kompetencerne Undersøgelse og Modellering: partikelmodellen er modellen, og kurven er data.

Hvilke kilder bygger siden på?

Siden bygger på RSC/Nuffields skoleforsøg med stearinsyre, PubChem, lex.dk, en målt studie i RSC Advances og VEJ 9111. fysik.dk har ikke selv udført forsøget.

• RSC og Nuffield, Melting and freezing stearic acid — opstilling, interval, eksempeldata
• PubChem, stearinsyre (CID 5281) — smeltepunkt, ECHA-klassificering
• lex.dk, stearinsyre — smeltepunkt 69-71 °C, stearin
• lex.dk, smeltevarme — konstant temperatur under smeltning
• lex.dk, kogepunkt — tryk og kogepunkt
• Costa m.fl., RSC Advances 2024, DOI 10.1039/d4ra03782k — smeltevarme og varmefylde
• ChemEd X, Will a watched pot ever boil? — kogning af vand
• AT-vejledning VEJ nr. 9111 — afsnit 2.2.1