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

Messen Sie in dem Messzylinder exakt 50 mL kaltes Wasser ab (Zimmertemperatur).
Befüllen Sie die Getränkedose mit dem kalten Wasser und bestimmen die Temperatur genau.
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.
Geben Sie anschließend das warme Wasser in die Getränkedose, rühren kurz um und messen die Mischtemperatur.

Hinweise für die Lehrkraft

Der C_K-Wert der Getränkedose liegt ca. bei 14 J/K
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

$\begin{matrix} Δ T_{1} = 32,6 ° C - 20,1 ° C = 12,5 K \\ Δ T_{2} = 36,6 ° C - 46,6 ° C = - 14,0 K \end{matrix}$

Berechnung von C_K

$\begin{matrix} Q_{Ab} = - Q_{Auf} \\ c_{w} \cdot m_{2} \cdot Δ T_{2} = - (c_{w} \cdot m_{1} + C_{K}) \cdot Δ T_{1} \\ \Rightarrow - c_{w} \cdot m_{2} \cdot (\frac{Δ T_{2}}{Δ T_{1}}) = c_{w} \cdot m_{1} + C_{K} \\ \Rightarrow C_{K} = - c_{w} \cdot m_{2} \cdot (\frac{Δ T_{2}}{Δ T_{1}}) - c_{w} \cdot m_{1} \\ = - 4,19 \frac{J}{g \cdot K} \cdot 50 g \cdot (\frac{- 14,0 K}{12,5 K}) - 4,19 \frac{J}{g \cdot K} \cdot 50 g \\ = 25,1 \frac{J}{K} \end{matrix}$

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