Hvornår skal fløden i kaffen?
Du får kaffe og fløde serveret, men desserten kommer først om fem minutter, og kaffen skal være så varm som muligt til den. Skal fløden i med det samme, eller skal du vente? Eleverne gætter først og måler så med temperatursensorer i to kopper: i den ene kommer fløden i straks, i den anden efter fem minutter. Forskellen er lille, men den kan måles, og den kan forklares.
Bliver kaffen varmest, hvis den kolde fløde hældes i med det samme eller først efter fem minutter?
Det skal I bruge
| Vare | Varenr. | Antal og formål |
|---|---|---|
| Temperatursensor, trådløs (PASCO PS-3201) | PS-3201 | 2 pr. gruppe (eller 1, hvis målingerne laves efter hinanden) |
| Måleglas 100 ml (2 stk.) | 103530 | 1 pr. gruppe, til at afmåle kaffe og fløde |
| Glasspatel/rørepind | 201063 | 1 pr. gruppe, til at røre |
| SPARKvue 5 (gratis download) | 900902 | Gratis app til tablet eller computer |
Andet udstyr: varm kaffe eller varmt vand, ca. 2 dl pr. gruppe (fra en termokande eller elkedel); kold fløde eller mælk fra køleskabet, ca. 60 ml pr. gruppe; to ens kopper eller krus; tablet eller computer med SPARKvue.
Sikkerhed
Kaffen eller vandet er varmt nok til at give skoldning. Hæld forsigtigt, stil kopperne midt på bordet, og bær dem ikke rundt i lokalet. Brug vand i stedet for kaffe, hvis I vil undgå pletter. Drik ikke af kopperne, når de har været brugt i forsøget.
Sådan gør I
- Gæt først: Bliver kaffen varmest, hvis fløden kommer i med det samme, eller hvis den kommer i efter fem minutter? Skriv jeres gæt og begrundelse ned.
- Tænd temperatursensorerne, start SPARKvue, vælg Sensordata, og forbind dem. Sæt målefrekvensen til én måling pr. sekund, og vælg en graf med begge temperaturer.
- Sæt en sensor i hver kop. Hæld 1 dl varm kaffe i hver kop, og start målingen med det samme.
- Kop 1: Hæld straks 30 ml kold fløde i, og rør godt rundt. Kop 2: Lad kaffen stå uden fløde.
- Vent fem minutter. Rør rundt i begge kopper engang imellem.
- Efter fem minutter: Hæld 30 ml kold fløde i kop 2, og rør godt rundt.
- Lad målingen køre ét minut mere, og stop den. Aflæs sluttemperaturen i begge kopper med statistikværktøjet, og skriv den i skemaet.
Med PASCO-sensor
Med to trådløse temperatursensorer (PS-3201) følges begge kopper i samme graf. I SPARKvue kan eleverne lave en side med en graf og to digitale visninger og sætte anmærkninger på grafen, fx der hvor fløden hældes i. Har gruppen kun én sensor, kan de to målinger laves efter hinanden og vises oven på hinanden som måling 1 og måling 2.
Hvad sker der?
En varm genstand afgiver varme hurtigere, jo større forskellen er mellem dens temperatur og omgivelsernes. Kaffe på ca. 80 °C taber varme hurtigt i et lokale på ca. 20 °C, mens lunken kaffe kun taber varme langsomt.
Når fløden kommer i med det samme, falder kaffens temperatur med det samme. Resten af tiden står kaffen med en lavere temperatur og afgiver derfor mindre varme. Venter man med fløden, står den varme kaffe i fem minutter og taber meget varme, fordi forskellen til lokalet er stor. Derfor ender kop 1 typisk med at være en til to grader varmere.
Fløden fra køleskabet bliver selv varmere, mens den venter på bordet. Det trækker i den anden retning, men effekten er normalt mindre end forskellen i kaffens varmetab.
Spørgsmål til eftertanke
- Passede jeres gæt med målingerne?
- Hvor stor var forskellen i sluttemperatur mellem de to kopper?
- Hvorfor falder temperaturen hurtigst, når kaffen er varmest?
- Hvad ville der ske, hvis fløden stod på bordet i fem minutter, før den kom i kop 2?
- Hvordan kunne I gøre forsøget mere præcist?
Til læreren
Forskellen mellem kopperne er typisk 1-2 °C, så kopperne skal være ens og stå ens, og mængderne skal måles præcist. Det hjælper at bruge tynde kopper eller plastkrus, som ikke selv lagrer meget varme.
Forsøget egner sig godt til at lade eleverne formulere en hypotese og begrunde den, før de måler. Mange tror, at det er ligegyldigt, hvornår fløden kommer i.
Forsøget kan følges op af Kakaoen, der køler af, hvor afkølingskurven beskrives med Newtons afkølingslov.
Vejledningen er udarbejdet af LabDidakt. Læreren skal altid selv vurdere sikkerheden ved forsøget i sin klasse og følge skolens retningslinjer og sikkerhedsdatabladene for de kemikalier, der bruges.
