Spezifische  Wärme von Flüssigkeiten  

1.  Aufgabenstellung  

2.  Versuchsaufbau, Versuchsdurchführung  

3.  Meßinstrumente und Zubehör  

4.  Physikalische Grundlagen  

4.1  Allgemeines  

4.2  Kalorimeter  

5.  Messergebnisse  

5.1  Referenzflüssigkeit Wasser  

5.2  Referenzflüssigkeit Isopropanol  

6.  Auswertung  

6.1  Bestimmung von T W (Wasser)  

6.2  Bestimmung von T F (Isopropanol)  

6.3  Bestimmung der Werte für die halblogarithmische Darstellung  

6.3.1  Wasser  

6.3.2  Isopropanol  

6.3.3  Berechnung der Fehlerbalken  

7.  Diagramme  

7.1  Temperatur als Funktion der Zeit  

7.2  Halblogarithmische Darstellung über die Zeit  

8.  Berechnung von c F  

9.  Fehlerberechnung  

10.  Diskussion / Kommentar  

Anhang: 1.Original  Messergebnisse  

2.  Diagramme  

Literatur  :  

W.  Walcher: Praktikum der Physik  

Hering  , Martin, Stohrer: Physik für Ingenieure  

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1. Aufgabenstellung

Man bestimme durch Vergleich der Abkühlgeschwindigkeiten von Massen Isopropanol und Wasser mit Hilfe der Differentialkalorimetrie die spezifische Wärmekapazität von Methylalkohol.

2. Versuchsaufbau, Versuchsdurchführung

Das Differentialkalorimeter ist ein nach außen abgeschlossenes System. Es besteht aus einem Kasten, der durch eine Styroporauskleidung an den Wänden wärmegedämmt ist. In ihm befindet sich ein Traggestell für das Becherglas, indem sich die Flüssigkeit befindet. Durch den oberen Deckel des Kastens führen zwei Thermometer in den Kasten, die so angebracht sind, dass ein Thermometer die Flüssigkeits- und das andere die Umgebungstemperatur im Kasten misst.

1. Ein Becherglas wurde mit einer bestimmten Masse (hier 40g) Wasser gefüllt. Die Masse wurde mittels Wägung bestimmt.

2. Das Becherglas mit Wasser wurde in einem Wasserbad auf ca. 50°C (323K) erhitzt. Dabei wurde zur Vermeidung von Verdunstungsverlusten das Becherglas mit einem Stopfen verschlossen.

3. Danach wurde das Becherglas mit dem Wasser in den Isolierkasten des Kalorimeters eingebracht. Anschließend wurde in Abständen von 1 Minute in einem Zeitraum von 20 Minuten die Temperaturen der Flüssigkeit und der im Kasten eingeschlossenen Luft gemessen.

4. Nach Abschluss der Messung mit Wasser, wurde die oben genannte Prozedur mit Isopropanol durchgeführt.

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3. Messinstrumente und Zubehör

• 1 x Isolierkasten mit Halterung

• 1 x 100ml Becherglas • 2 x Messlupen • 1 x Heizofen • 1 x Pipette • 2 x Analogthermometer 0 - 50°C • 1 x Digitalthermometer • 1 x Digitalwaage

4. Physikalische Grundlagen

4.1 Allgemeines

Wärme ist ein Maß für die Energie, die in der ungeordneten thermischen Bewegung der Moleküle steckt. Sie ist auch die Energie, die aufgrund von Temperaturunterschieden zwischen zwei Körpern übertragen wird. Dabei gilt, dass die Wärme immer in Richtung der niederen Temperatur fließt und ein irreversibler Prozess ist. Es gilt:

Ist das Temperaturintervall klein, kann die Wärmekapazität näherungsweise als konstant angenommen werden. Dadurch vereinfacht sich die Gleichung zu:

∆ ⋅ = T c m Q

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mit

4.2 Das Kalorimeter

Das Kalorimeter ist ein Versuchsaufbau mit dem man die spezifische Wärme einer Testflüssigkeit, unter zu Hilfenahme der bekannten Referenzflüssigkeit Wasser, bestimmen kann.

= Q

Dabei gilt: . abgeg aufgen

Durch Einsetzen erhält man:

mit m Masse des Wassers

W

Für die Abklingkurven der Temperaturen erhält man folgende Ausgangsgleichung. Für Wasser:

[ ] t ^⋅ ⋅ − = − ß e T t T ) 0 ( ) ( (Gl.1) W

UW UW

mit Wassertemperatur T

W

Für die Testflüssigkeit:

[ ] t ^⋅ ⋅ − = − ß e T t T ) 0 ( ) ( (Gl.2) F

UF UF

mit