Spezifische Wärme von Flüssigkeiten

Inhalt

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 DTW (Wasser)
6.2 Bestimmung von DTF (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 cF

9. Fehlerberechnung

10. Diskussion / Kommentar

Anhang: 1.Original Messergebnisse
2. Diagramme

Literatur:
- W. Walcher: Praktikum der Physik
- Hering, Martin, Stohrer: Physik für Ingenieure

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.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

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.

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

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

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:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

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

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

mit m Masse der Flüssigkeit

c spezifische Wärme des Wassers

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten Temperaturdifferenz

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.

Dabei gilt: Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Durch Einsetzen erhält man:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Für die Abklingkurven der Temperaturen erhält man folgende Ausgangsgleichung.

Für Wasser:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten (Gl.1)

Für die Testflüssigkeit:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten (Gl.2)

[...]