User Tools

Site Tools


spezifische_waerme

This is an old revision of the document!


SPW - spezifische Wärmekapazität

Einleitung

Die Erklärung der Wärmephänomene stellte die Naturwissenschaften lange Zeit vor große Probleme, die erst in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts gelöst werden konnten. Die Schwierigkeit lag darin, dass sich die Wärme im Rahmen des klassischen, stofflichen Denkens der damaligen Zeit nicht erklären ließ und nur grundsätzlich neue Vorstellungen zu einem Verständnis führen konnten. So erklärt es sich auch, dass ein Arzt (ROBERT MAYER) als Nichtphysiker erheblichen Anteil an der Aufklärung der Wärme als Form von Energie haben konnte.

Die Temperatur ist eine sehr anschauliche und grundlegende physikalische Größe (Zustandsgröße). Sie kann vom Menschen mit seinem Tastsinn (in bestimmten Grenzen) direkt wahrgenommen werden. Die Temperatur ist für viele Prozesse, insbesondere der Chemie und aller Biowissenschaften, von großer Bedeutung. Die Reaktionswahrscheinlichkeit bzw. Geschwindigkeit chemischer Reaktionen hängt in erheblichem Maße von der Temperatur ab, was der Grund dafür ist, dass biologische Systeme ihre Temperatur in zum Teil engen Grenzen halten müssen. In der Physik können aus Untersuchungen des Wärmeverhaltens elementare Rückschlüsse auf die Struktur der Materie gewonnen werden.

Aufgaben

Vorversuch

Bestimmung des Wasseräquivalentwertes m_Ä des Kalorimeters.

Aufgabe 1

Bestimmung der spezifischen Wärmekapazität c_W von Wasser.

Aufgabe 2

Bestimmung der spezifischen Schmelzwärme \Gamma_E von Eis.

Physikalische Grundlagen

Temperaturskala

Als Maßeinheit für die Temperatur ist 1 K (Kelvin; ohne Grad-Bezeichnung) definiert (siehe auch Versuch GASTHERMOMETER). Die physikalische Temperaturskala beginnt beim absoluten Nullpunkt der Temperatur und wird thermodynamische oder absolute Temperaturskala genannt. Im Alltag ist daneben die Celsius-Skala gebräuchlich. Die Temperatureinheit ist die gleiche (d.h. 1 K = 1 °C (Grad Celsius)), und die unterschiedlichen Bezeichnungen beziehen sich nur auf verschiedene Skalen, die gegeneinander verschoben sind.

Der Schmelzpunkt des Wassers als Nullpunkt der Celsius-Skala liegt bei 273,15 K, der Siedepunkt bei 373,15 K (bei dem Normaldruck von 1013 hPa).

Wärme und Temperatur

Wärme ist eine Form des Energieaustauschs. Führt man einem Körper Wärmeenergie zu, so erhöht sich entweder dessen Temperatur oder es kommt zu einer Phasenumwandlung bei dann gleichbleibender Temperatur. Bei einer Temperaturerhöhung wird die zugeführte Wärme ganz (bei konstantem Volumen) oder teilweise (bei konstantem Druck) in innere Energie des Körpers überführt. Dabei sind die Wärmezufuhr D_Q und die Temperaturänderung D_T proportional zueinander:

(1) \Delta Q = C \Delta T = c m\Delta T .

Der Proportionalitätsfaktor C heißt Wärmekapazität des Körpers; der massenbezogene Wert c = C/m spezifische Wärmekapazität (kurz auch spezifische Wärme). Die spezifische Wärmekapazität ist eine Materialgröße, d.h. sie hat für einen bestimmten Stoff einen bestimmten Wert. Die spezifische Wärme hat anwendungstechnische Bedeutung (Zitat aus: HARTEN; Physik für Mediziner; Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York):

Leben braucht Energie, setzt Energie um - und das nicht nur, wenn man läuft, also mechani-sche Arbeit produziert. Auch im Schlaf hat der Mensch noch einen Grundumsatz von etwa 7 MJ/Tag oder auch 80 Watt, erforderlich, um die lebenswichtigen Funktionen und die Körpertemperatur aufrechtzuerhalten. Der Mensch hat aber auch eine Wärmekapazität - da er im wesentlichen aus Wasser besteht, darf man bei 70 kg Körpermasse schreiben

Das heißt nun wieder: Könnte man einen Menschen völlig wärmeisoliert lagern, so müsste ihn sein Grundumsatz mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 K/h aufheizen. Schneller kann Fieber aus rein wärmetechnischen Gründen nicht steigen.

spezifische_waerme.1254476073.txt.gz · Last modified: 2009/10/02 09:34 by hatter

Donate Powered by PHP Valid HTML5 Valid CSS Driven by DokuWiki