Wärmekapazität eines Kalorimeters (SV)

Bildungsplanbezug

Inhaltsbezogene Kompetenzen

3.3.1 Chemische Energetik

(2) eine kalorimetrische Messung planen, durchführen und auswerten (Reaktionsenthalpie)

Prozessbezogene Kompetenzen

2.1 Erkenntnisgewinnung

(5) qualitative und quantitative Experimente unter Beachtung von Sicherheits- und Umweltaspekten durchführen, beschreiben, protokollieren und auswerten

Materialien

• Getränkedose (0,33 L)
• Wasserkocher
• Messzylinder (50 mL)
• Thermometer

Durchführung

1. Messen Sie in dem Messzylinder exakt 50 mL kaltes Wasser ab (Zimmertemperatur).
2. Befüllen Sie die Getränkedose mit dem kalten Wasser und bestimmen die Temperatur genau.
3. Messen Sie nun in dem Messzylinder exakt 50 mL warmes Wasser (zwischen 40°C und 50°C) ab und bestimmen auch hier die Temperatur genau.
4. Geben Sie anschließend das warme Wasser in die Getränkedose, rühren kurz um und messen die Mischtemperatur.

Hinweise für die Lehrkraft

1. Der C_K-Wert der Getränkedose liegt ca. bei 14 J/K
2. Eine GBU ist nicht notwendig, da keine Gefahrstoffe verwendet werden.

Musterauswertung

Messwerte

m¹ (Wasser) = 50,00 g

m² (Wasser) = 50,00 g

T₁ = 20,1 °C

T₂ = 46,6 °C

T_M = 32,6 °C

Berechnung der Temperaturänderung

ΔT1=32,6°C−20,1°C=12,5KΔT2=36,6°C−46,6°C=−14,0K%DELTA T = 32,6 °C - 20,1°C = 12,5 K newline %DELTA T = 36,6 °C - 46,6°C = -14,0 K

Berechnung von C_K

QAb=−QAufcw⋅m2⋅ΔT2=−(cw⋅m1+CK)⋅ΔT1⇒−cw⋅m2⋅(ΔT2ΔT1)=cw⋅m1+CK⇒CK=−cw⋅m2⋅(ΔT2ΔT1)−cw⋅m1=−4,19Jg⋅K⋅50g⋅(−14,0K12,5K)−4,19Jg⋅K⋅50g=25,1JKQ_Ab = - Q_Auf newline c_w cdot m_2 cdot %DELTA T_2 = -( c_w cdot m_1 + C_K) cdot %DELTA T_1 newline "" drarrow -c_w cdot m_2 cdot ({ %DELTA T_2 } over { %DELTA T_1 }) = c_w cdot m_1 + C_K newline "" drarrow C_K = -c_w cdot m_2 cdot ({ %DELTA T_2 } over { %DELTA T_1 }) - c_w cdot m_1 newline "" = -4,19 { J } over { g cdot K } cdot 50g cdot ( - {14,0K} over {12,5K} ) -4,19 J over { g cdot K }cdot 50g newline ""= 25,1 J over K

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