Schmelzwärme des Wassers
Datum: 01.07.2020
Gruppe: 3 (Di, 4.+5. Block)
Dozent: xxxxxx
Name: xxxxxx
Studiengang: WI-Industrie
Matrikelnr.: xxxxxxx
, Einleitung und Theorie
In diesem Experiment geht es um die Bestimmung der Wärmekapazität eines
Kalorimeters und die Schmelzwärme des Wassers. Ein Kalorimeter ist ein
Messgerät zur Bestimmung der Wärmemenge, die bei Prozessen freigesetzt
oder aufgenommen wird. Mit Hilfe eines Kalorimeters kann auch die
spezifische Wärmekapazität eines Stoffes ermittelt werden. Die Temperatur
eines Körpers kennzeichnet seinen Wärmezustand. Dass bedeutet, die
Temperatur ist ein Maß für die mittlere Bewegungsenergie der Teilchen in
einem Körper. Die Wärmeenergie ist ein Teil der inneren Energie eines
Körpers und sie kann zwischen Körpern übertragen werden. Sie kann mit
Hilfe der Formel 𝛥𝑄 = 𝑚 ⋅ 𝑐 ⋅ 𝛥𝑇 berechnet werden. Um die Temperatur eines
Körpers um 𝛥𝑇 zu erhöhen benötigt man eine bestimmte Wärmeenergie 𝛥𝑄,
die man dem Körper von außen zufügen muss. Wenn der Stoff innerhalb
eines Aggregatzustands bleibt, ist der Quotient aus der Wärmeenergie und
der Temperatur dann gleich der Wärmekapazität des jeweiligen Körpers. Die
𝛥𝑄
Formel lautet dann: 𝐶𝐾𝑜̈ 𝑟𝑝𝑒𝑟 = 𝛥𝑇
Wenn man dann diese Wärmekapazität durch die Masse m eines Stoffes
𝐶𝑘 𝛥𝑄
dividiert, erhält man dann mit 𝑐 = = 𝑚⋅𝛥𝑇 die spezifische Wärmekapazität
𝑚
eines Stoffs. Die spezifische Wärmekapazität gibt an, wie viel Wärmeenergie
benötigt wird, um die Temperatur des jeweiligen Körpers um 1 Kelvin zu
erhöhen. Wenn ein Stoff erwärmt wird, bewegen sich die Atome an ihren
festen Stellen im Gitter immer stärker, bis man zu einem Punkt kommt, an
dem der Stoff seinen Aggregatszustand ändern will. An diesem Punkt muss
man zusätzliche Energie aufbringen, um den Stoff von einem
Aggregatszustand in einen anderen zu überführen. Diese Energie nennt man
die latente Wärme, diese ist die Energie, die ein Stoff bei einem
Phasenübergang aufnimmt oder abgibt. Die Energie wird beim Übergang von
fest nach flüssig auch Schmelzwärme und vom Übergang von flüssig nach
gasförmig auch Verdampfungswärme genannt. Während des
Phasenübergangs steckt man zwar Energie hinein, aber die Temperatur des
Stoffs bleibt während des Übergangs konstant. In diesem Versuch, einem
Mischungsversuch, kann man mit Hilfe des Energieerhaltungssatzes
𝑚2 ⋅ 𝑐2 ⋅ (𝑇2 − 𝑇𝑚 ) = 𝑚1 ⋅ 𝑐1 ⋅ (𝑇𝑚 − 𝑇1 ) + 𝐶𝑘𝑎𝑙 (𝑇𝑚 − 𝑇1 )
die Wärmekapazität des benutzten Kalorimeters bestimmen. Des Weiteren
kann man mit dem Energieerhaltungssatz auch die spezifische
Schmelzwärme s des Wassers bestimmen.
In der Praxis können die Energieverluste während des Versuchs nicht
vollständig eliminiert werden. Aufgrund dessen wird ein Zwickl-Abgleich als
grafische Methode bei der Auswertung der Temperatur-Zeit-Kurve
durchgeführt. Im Diagramm wird zuerst die Temperatur-Zeit-Kurve
aufgetragen. Danach werden tangential zur Kurve und durch die
gemessenen Werte hindurch eine Nachlauf- und eine Vorlaufkurve
Pfeifer Tim, Gruppe 3, M. Merkel Seite 2 von 10
Datum: 01.07.2020
Gruppe: 3 (Di, 4.+5. Block)
Dozent: xxxxxx
Name: xxxxxx
Studiengang: WI-Industrie
Matrikelnr.: xxxxxxx
, Einleitung und Theorie
In diesem Experiment geht es um die Bestimmung der Wärmekapazität eines
Kalorimeters und die Schmelzwärme des Wassers. Ein Kalorimeter ist ein
Messgerät zur Bestimmung der Wärmemenge, die bei Prozessen freigesetzt
oder aufgenommen wird. Mit Hilfe eines Kalorimeters kann auch die
spezifische Wärmekapazität eines Stoffes ermittelt werden. Die Temperatur
eines Körpers kennzeichnet seinen Wärmezustand. Dass bedeutet, die
Temperatur ist ein Maß für die mittlere Bewegungsenergie der Teilchen in
einem Körper. Die Wärmeenergie ist ein Teil der inneren Energie eines
Körpers und sie kann zwischen Körpern übertragen werden. Sie kann mit
Hilfe der Formel 𝛥𝑄 = 𝑚 ⋅ 𝑐 ⋅ 𝛥𝑇 berechnet werden. Um die Temperatur eines
Körpers um 𝛥𝑇 zu erhöhen benötigt man eine bestimmte Wärmeenergie 𝛥𝑄,
die man dem Körper von außen zufügen muss. Wenn der Stoff innerhalb
eines Aggregatzustands bleibt, ist der Quotient aus der Wärmeenergie und
der Temperatur dann gleich der Wärmekapazität des jeweiligen Körpers. Die
𝛥𝑄
Formel lautet dann: 𝐶𝐾𝑜̈ 𝑟𝑝𝑒𝑟 = 𝛥𝑇
Wenn man dann diese Wärmekapazität durch die Masse m eines Stoffes
𝐶𝑘 𝛥𝑄
dividiert, erhält man dann mit 𝑐 = = 𝑚⋅𝛥𝑇 die spezifische Wärmekapazität
𝑚
eines Stoffs. Die spezifische Wärmekapazität gibt an, wie viel Wärmeenergie
benötigt wird, um die Temperatur des jeweiligen Körpers um 1 Kelvin zu
erhöhen. Wenn ein Stoff erwärmt wird, bewegen sich die Atome an ihren
festen Stellen im Gitter immer stärker, bis man zu einem Punkt kommt, an
dem der Stoff seinen Aggregatszustand ändern will. An diesem Punkt muss
man zusätzliche Energie aufbringen, um den Stoff von einem
Aggregatszustand in einen anderen zu überführen. Diese Energie nennt man
die latente Wärme, diese ist die Energie, die ein Stoff bei einem
Phasenübergang aufnimmt oder abgibt. Die Energie wird beim Übergang von
fest nach flüssig auch Schmelzwärme und vom Übergang von flüssig nach
gasförmig auch Verdampfungswärme genannt. Während des
Phasenübergangs steckt man zwar Energie hinein, aber die Temperatur des
Stoffs bleibt während des Übergangs konstant. In diesem Versuch, einem
Mischungsversuch, kann man mit Hilfe des Energieerhaltungssatzes
𝑚2 ⋅ 𝑐2 ⋅ (𝑇2 − 𝑇𝑚 ) = 𝑚1 ⋅ 𝑐1 ⋅ (𝑇𝑚 − 𝑇1 ) + 𝐶𝑘𝑎𝑙 (𝑇𝑚 − 𝑇1 )
die Wärmekapazität des benutzten Kalorimeters bestimmen. Des Weiteren
kann man mit dem Energieerhaltungssatz auch die spezifische
Schmelzwärme s des Wassers bestimmen.
In der Praxis können die Energieverluste während des Versuchs nicht
vollständig eliminiert werden. Aufgrund dessen wird ein Zwickl-Abgleich als
grafische Methode bei der Auswertung der Temperatur-Zeit-Kurve
durchgeführt. Im Diagramm wird zuerst die Temperatur-Zeit-Kurve
aufgetragen. Danach werden tangential zur Kurve und durch die
gemessenen Werte hindurch eine Nachlauf- und eine Vorlaufkurve
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