spezifische_waerme
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== Vorversuch == | == Vorversuch == | ||
- | Bestimmung des Wasseräquivalentwertes <m> m_Ä </m> des Kalorimeters. | + | Bestimmung des Wasseräquivalentwertes <latex> m_Ä </latex> des Kalorimeters. |
== Aufgabe 1 == | == Aufgabe 1 == | ||
Bestimmung der spezifischen Wärmekapazität <m> c_W </m> von Wasser. | Bestimmung der spezifischen Wärmekapazität <m> c_W </m> von Wasser. | ||
Line 49: | Line 49: | ||
===== Versuchsdurchführung ===== | ===== Versuchsdurchführung ===== | ||
- | Für die Messungen wird ein Kalorimeter benutzt, ein thermisch isoliertes Gefäß, in dem Wärmeaustausch- oder Wärmezufuhrvorgänge unter Messung der Temperatur durchgeführt werden können (siehe Abb. 1). Zur Temperaturmessung sind elektrische Digitalthermometer (Auflösungsvermögen 0,1 //K//) vorhanden. Die Massen der verwendeten Wassermengen werden durch Wägung des leeren und des jeweils gefüllten Kalorimeters bestimmt. Eis ist in einer Kühlbox im Versuchsraum vorhanden. | + | Für die Messungen wird ein //Kalorimeter// benutzt, ein thermisch isoliertes Gefäß, in dem Wärmeaustausch- oder Wärmezufuhrvorgänge unter Messung der Temperatur durchgeführt werden können (siehe Abb. 1). Zur Temperaturmessung sind elektrische Digitalthermometer (Auflösungsvermögen 0,1 //K//) vorhanden. Die Massen der verwendeten Wassermengen werden durch Wägung des leeren und des jeweils gefüllten Kalorimeters bestimmt. Eis ist in einer Kühlbox im Versuchsraum vorhanden. |
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+ | Hier Bild einfügen | ||
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+ | Abb. 1: Kalorimeter mit Heizwendel und Thermometer | ||
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+ | ==== Zu Aufgabe 1 ==== | ||
+ | (Vorversuch zum Wasseräquivalent) | ||
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+ | Da das Kalorimeter an allen Austauschprozessen beteiligt ist, muss dessen Wärmekapazität berücksichtigt und in einem Vorversuch ermittelt werden. Dazu wird kaltes Wasser (< | ||
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+ | <m> | ||
+ | (3) C_K (T_R-T_m) = c_W m_W (T_m-T_1) | ||
+ | </ | ||
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+ | Da die spezifische Wärme < | ||
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+ | <m> | ||
+ | (4) m = m_W + m_Ä | ||
+ | </ | ||
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+ | ====Zu Aufgabe 2 (Spezifische Wärme von Wasser) ==== | ||
+ | Es wird die noch im Kalorimeter befindliche Wasserprobe vom Vorversuch benutzt. Durch eine kleine elektrische Heizung kann der Wasserprobe eine bestimmte Wärmemenge < | ||
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+ | <m> | ||
+ | (5) \Delta Q = U I \Delta t | ||
+ | </ | ||
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+ | wobei //I// die Stromstärke und //U// die Spannung am Widerstand ist. Die Temperaturerhöhung soll aus Genauigkeitsgründen mindestens 10 //K// betragen. Anfangs- und Endtemperatur sollen symmetrisch zur Zimmertemperatur liegen um systematische Fehler durch Wärmeaustausch mit der Umgebung wegen unzureichender thermischer Isolation des Kalorimeters möglichst gering zu halten. | ||
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+ | ==== Zu Aufgabe 3 (Schmelzwärme) ==== | ||
+ | Die Schmelzwärme wird aus der Abkühlung bestimmt, die schmelzendes Eis bei einer Wasserprobe verursacht. Bei Aufstellung der Messgleichung müssen drei Anteile am Wärmeaustausch berücksichtigt werden: für das Eis die Aufnahme der Schmelzwärme und die anschließende Aufwärmung von < | ||
+ | |||
+ | Als Wasserprobe wird wieder das noch im Kalorimeter befindliche warme Wasser aus dem Heizversuch benutzt. Die Eismasse sollte etwa 50 //g// betragen (zwei große Würfel). Das Eis aus der Kühlbox muss eine Weile in einem Wasserbad gehalten werden, um die Temperatur 0 //°C// anzunehmen. | ||
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+ | ===== Literaturwerte ===== | ||
+ | Spezifische Wärmekapazität von Wasser bei 20 //°C//: | ||
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+ | < | ||
+ | c_W = 4,1818 \frac{kJ}{kg K} | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | Spezifische Schmelzwärme von Wasser: | ||
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+ | < | ||
+ | \Gamma_E = 333,7 \frac{kJ}{kg} | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | Spezifische Verdampfungswärme von Wasser bei p = 1,0132 //bar// und T = 373,15 //K// | ||
+ | |||
+ | < | ||
+ | \Gamma_{V1} = 2255,5 \frac{kJ}{kg} | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | Spezifische Verdampfungswärme von Wasser bei p = 1,0132 //bar// und T = 273,15 //K// | ||
+ | |||
+ | < | ||
+ | \Gamma_{V2} =2500, | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | (Quelle: KOHLRAUSCH; Praktische Physik 3; p.43 B.G.Teubner Stuttgart). | ||
spezifische_waerme.txt · Last modified: 2009/10/02 10:11 by hatter