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Die Wärmekapazität eines Kalorimeters - Protokoll - Referat
Die Wärmekapazität eines Kalorimeters
Vorbemerkung: Leider ist es nicht möglich hier das Zeichen für die Temperatur einzufügen. Also immer, wenn ein Kästchen zu sehen ist, soll eigentlich "Theta" stehen. Außer in der zweiten Zeile bei der Energiebilanz. Hier sollte anstatt des Kästchen ein "Delta" eingefügt werden, für die Temperaturdifferenz.
Kalorimeter: Wärmemesser; ein Gerät zum Messen von Wärmemengen, die von einem Stoff bei chemischen oder physikalischen Veränderungen aufgenommen oder abgegeben werden.
Ein Kalorimetergefäß ist ein System, in dem die Gesamtenergie erhalten bleibt.
Verwendungszwecke:
-Bestimmung von der spezifischen Wärmekapazität verschiedener Stoffe
-als Thermosgefäß
Wärmekapazität: Die Wärmekapazität eines Stoffes ist gleich dem Quotienten aus der zugeführten Wärmemenge Q und der dadurch verursachten Temperaturänderung T. Die Wärmekapazität eines einheitlichen Körpers (Körper aus einem Stoff) ergibt sich als Produkt aus seiner Masse und seiner spezifischen Wärmekapazität c.
Formelzeichen: K
Einheit: kJ/K
Energiebilanz:
Qab = Qzu
mheiß*cwasser*T1 = mkalt*cwasser*T2 + mkalorimetergefäß*ckalorimetergefäß*T3 + Qumwelt
Qumwelt = 0
mheiß*cwasser*(heiß-misch) = mkalt*cwasser*(misch-kalt) + K*(misch-kalt) - (mkalt*cwasser*(misch-kalt))
mheiß*cwasser*(heiß-misch)- mkalt*cwasser*(misch-kalt) = K*(misch-kalt) /(misch-kalt)
K = (mheiß*cwasser*(heiß-misch)- mkalt*cwasser*(misch-kalt))/ (misch-kalt)
[K] = ((kg*kJ*kg-1*K-1*K) - (kg*kJ*kg-1*K-1*K)) / K
[K] = (kJ-kJ) / K
[K] = kJ/K
Ablauf des Experiments:
1. Erwärmen Sie im Aluminiumtopf Wasser auf der Heizplatt ca. 80°C und 100g.!
2. Füllen Sie 100g Wasser von Zimmertemperatur in das Kalorimetergefäß!
3. Bestimmen Sie die Temperatur des Wassers im Kalorimetergefäß nach ca. 5min!
4. Schütten Sie das heiße Wasser zu dem Wasser im Kalorimetergefäß!
5. Bestimmen Sie unter ständigem Rühren die Mischungstemperatur beider Wassermengen!
6. Erwärmen Sie das Wasser im Aluminiumtopf erneut! Spülen Sie das Kalorimetergefäß in Wasser von Zimmertemperatur, und trocknen Sie es. Führen Sie eine zweite Messung durch! ca. 85°C und 120g!
1.MESSWERTTABELLE
Anhang Tabelle 1
2. AUSWERTUNG
K = (mheiß*cwasser*(heiß-misch)- mkalt*cwasser*(misch-kalt))/ (misch-kalt)
K1 = (0,1kg*4,19kJ*kg-1*K-1*(80°C-45°C) - 0,1kg*4,19kJ*kg-1*K-1*(45°C-16°C)) /(45°C-16°C)
K1 = (0,1kg*4,19kJ*kg-1*K-1*35K - 0,1kg*4,19kJ*kg-1*K-1*29K) /29K
Wärmekapazität K1 = 0,087 kJ/K
K2 = (0,12kg*4,19kJ*kg-1*K-1*(85°C-49°C) - 0,1kg*4,19kJ*kg-1*K-1*(49°C-15°C) /(49°C-15°C)
K2 = (0,12kg*4,19kJ*kg-1*K-1*36K - 0,1kg*4,19kJ*kg-1*K-1*34K) /34K
Wärmekapazität K2 = 0,113 kJ/K
Wärmekapazität K = (K1 + K2)/2 = 0,1 kJ/K
3. FEHLERANALYSE
Systematische Fehler: (durch Eigenschaften der Messgeräte bzw. experimentelle Anordnung hervorgerufen)
- durch Öffnungen im Deckel des Kalorimetergefäßes entweicht Wärme
- ungenaue Skalierung des Thermometers, des Kalorimetergefäßes und des Messbechers
Zufällige Fehler:
Subjektive Fehler (Ungeschicklichkeit des Beobachters/Unzuverlässigkeit der Sinnesorgane)
- ungenaues Ablesen am Thermometer, am Messbecher und am Kalorimetergefäß
- Blickwinkel des Betrachters
- falscher Messzeitpunkt; Wasser noch nicht an Umgebungstemperatur angepasst
Unkontrollierbare Fehler (störende Einflüsse während des Messvorgangs)
- Oberflächenspannung des Wassers, dadurch kein exaktes Ablesen möglich
- Verdampfen von Wasser während des Erhitzens
- Temperatur des heißen Wassers ändert sich aufgrund der Zeitverzögerung, die auftritt, wenn man das heiße Wasser von der Heizplatte nimmt zu dem kalten Wasser hinzugibt
Sonstiges:
- Qumwelt = 0; Annahme ist nicht exakt
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