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 ===== 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.
+Hier Bild einfügen
+Abb. 1: Kalorimeter mit Heizwendel und Thermometer
+==== Zu Aufgabe 1 ====
+(Vorversuch zum Wasseräquivalent)
+Da das Kalorimeter an allen Austauschprozessen beteiligt ist, muss dessen Wärmekapazität berücksichtigt und in einem Vorversuch ermittelt werden. Dazu wird kaltes Wasser (<m>m_W \approx 300 g, T_1 \approx 0 °C</m>) in das leere, auf Zimmertemperatur <m>T_R</m> befindliche Kalorimeter gefüllt. Aus der Temperaturerhöhung des Wassers auf den Wert <m>T_m</m> kann entsprechend //(2)// auf die Wärmekapazität des Kalorimeters <m>C_K</m> geschlossen werden:
+<m>
+(3)  C_K (T_R-T_m) = c_W m_W (T_m-T_1)
+</m>
+Da die spezifische Wärme <m>c_W</m> des Wassers zunächst nicht bekannt ist, berechnet man das Verhältnis <m>C_K/c_W = m_Ä</m>. Dieser Wert repräsentiert die Masse einer fiktiven Menge Wasser, die die gleiche Wärmekapazität wie das Kalorimeter besitzt; sie wird Wasseräquivalent des Kalorimeters genannt. Diese Größe lässt sich in den folgenden Messgleichungen einfach verwenden, indem man sie bei der jeweiligen Massenbilanz berücksichtigt
+<m>
+(4)  m = m_W + m_Ä
+</m>
+====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 <m>\Delta Q</m> zugeführt werden. Für die Umwandlung elektrischer in thermische Energie (Joulesche Wärme, siehe Versuch GLEICHSTROM/WECHSELSTROM) gilt im Zeitintervall <m>\Delta t</m>:
+<m>
+(5)  \Delta Q = U I \Delta t
+</m>
+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.
+==== 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 <m>T_0 = 273,15 K (= 0 °C)</m> auf die Mischtemperatur <m>T_m</m> und für die Wasserprobe die Abkühlung auf die Mischtemperatur.
+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.
+===== Literaturwerte =====
+Spezifische Wärmekapazität von Wasser bei 20 //°C//:
+<latex>
+ c_W = 4,1818 \frac{kJ}{kg K}
+</latex>\\
+Spezifische Schmelzwärme von Wasser:
+<latex>
+\Gamma_E = 333,7 \frac{kJ}{kg}
+</latex>\\
+Spezifische Verdampfungswärme von Wasser bei p = 1,0132 //bar// und T = 373,15 //K//
+<latex>
+\Gamma_{V1} = 2255,5 \frac{kJ}{kg}
+</latex>\\
+Spezifische Verdampfungswärme von Wasser bei p = 1,0132 //bar// und T = 273,15 //K//
+<latex>
+\Gamma_{V2} =2500,5\frac{kJ}{kg}
+</latex> \\
+(Quelle: KOHLRAUSCH; Praktische Physik 3; p.43 B.G.Teubner Stuttgart).