Praktikum Kalorimetrie

2. Versuch 1

 

2.1 Wärmekapazität des Kalorimeters

 

 

 

Ein Kalorimeter ist ein speziell isolierter Behälter, der in diesem Versuch mit einem Thermometer und einer Rührvorrichtung ausgestattet ist.

Zuerst wird das leere, trockene Kalorimetergefäß gewogen. Dann wird Wasser (350 cm3 von etwa 45 ° C) in das Gefäß gegeben und erneut gewogen.

Als nächstes beginnt der Meßvorgang, wobei die Temperatur innnerhalb von 5 Minuten alle 30 Sekunden abgelesen wird. Danach wird Wasser (350 cm3, ca. 20° C) hinzugegeben und die Temperatur weitere 5 Minuten abgelesen. Während des Messens wird darauf geachtet, das das Wasser mit der Rührvorrichtung ständig in Bewegung gehalten wird.

Am Ende dieser Meßreihe wird das Gefäß nochmals gewogen.

 

Gewicht des leeren, trockenen Kalorimetergefäßes : 517,2 g

Gewicht des mit ca. 350 cm3 gefüllten Gefäßes : 883,6 g

 

Messung

Zeit t / Sekunden

Temperatur J / ° C

1

0

41,2

2

30

41,2

3

60

41,0

4

90

40,9

5

120

40,8

6

150

40,65

7

180

40,5

8

210

40,4

9

240

40,3

10

270

40,2

11

300

40,1

Hinzugabe von 350 cm3 Wasser (Temperatur 18,6 ° C)

12

330

30,1

13

360

30,1

14

390

30,1

15

420

30,05

16

450

30,05

17

480

30,0

18

510

30,0

19

540

30,0

20

570

29,9

21

600

29,7

 

Gewicht des mit 700 cm3 Wasser gefüllten Kalorimeters nach der Meßreihe: 1238,8 g

 

 

Zur Berechnung der Kalorimeterkonstante K muß eine entsprechende Formel hergeleitet werden:

 

Es gilt für die Wärmeenergie :

 

 

D Q Zugeführte Energie

D J Verursachte Temperaturänderung

c Spezifische Wärmekapazität

 

Es gilt für einen Körper aus mehreren Stoffen:

 

 

entspricht:

 

 

K Kalorimeterkonstante

 

Bei Mischung von Wasser in einem Kalorimeter gilt der Grundsatz der Energieerhaltung:

 

 

Index w warm

Index k kalt

Index M Misch

 

Bestimmung der Massen des warmen Wassers mw und des kalten Wassers mk:

 

mw = 883,6 g - 517,2 g = 366,4 g

mk = 1238,8 g - 883,6 g = 355,2 g

 

Bestimmung der Temperaur des warmen Wassers u w und der Mischtemperatur u M durch Extrapolation der Temperaturkurve.

 

u w = 40,05 ° C

u M = 30,1 ° C

u k = 18,6 ° C

 

Spezifische Wärmekapazität von Wasser:

 

 

Mit der hergeleiteten Formel (1) errechnen wir die Kaloriemeterkonstante des Kalorimeters: