Grundpraktikum der Physik

Grundpraktikum der Physik
Versuch Nr. 11
S PEZIFISCHE W ÄRME
VON
F ESTK ÖRPERN
Versuchsziel: Messung der spezifischen Wärmekapazität unterschiedlicher Metalle.
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1. Einführung
Wird einem Körper eine bestimmte Wärmemenge hinzugeführt, so ändert sich dessen Temperatur proportional zur zugeführten Wärme. Ein Alltagsbeispiel dafür ist die durch mechanische Arbeit gegen eine Reibungskraft erzeugte Wärme unter der ein Körper seine Temperatur
ändert. Zusätzlich hängt der beobachtete Temperaturanstieg vom Material und der Masse ab.
Der Proportionalitätsfaktor ist bereits seit der Schule bekannt als die spezifische Wärme und
soll in diesem Versuch näher untersucht werden. Daneben sollen die grundlegenden Begriffe
der Wärmelehre wiederholt und eingeübt werden (siehe auch: Stichpunkte).
2. Stichpunkte zur Versuchsvorbereitung
Zur Versuchsdurchführung sollten folgende Punkte vorbereitet werden:
1. Hauptsätze der Thermodynamik (2, Kap. 4).
2. Grundbegriffe der Thermodynamik (thermodynamisches System, Zustandsgrößen, Zustandsgleichungen, ...) (2, Kap. 4), (3, Kap 34).
3. Wärmekapazität, spezifische Wärmekapazität von Festkörpern und Gasen (1, Kap 10.1.5).
4. Molekulare Deutung der spezifischen Wärme (1, Kap 10.1.9).
5. Regel von Dulong-Petit (4, Kap. 5.1).
6. Funktionsprinzip eines Thermoelements (4, Kap. 6.1.1).
7. Mischungskalorimetrie (1, Kap 10.1.5).
Zur Versuchsvorbereitung ziehen Sie bitte weitere Literatur zu Rate. Die obigen Angaben
stellen nur eine Auswahl dar.
3. Versuch
1. Kalibrierung des Thermoelements:
(a) Kalibrieren Sie mit Hilfe des y-t Schreibers und des Thermometers das Thermoelement.
(b) Das eine Ende des Thermoelements wird dazu in Eiswasser gehalten und die andere
Seite wird von ca. 20 C auf etwa 40 C erwärmt.
(c) Kennzeichnen Sie jeden Anstieg um 0,5 C auf dem y-t Schreiber.
(d) Mit dieser Methode findet sich insgesamt der Zusammenhang zwischen der Temperatur (im obigen Bereich) und der Spannung des Thermoelements durch eine lineare
Regression.
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2. Bestimmung der spezifischen Wärmekapazität.
(a) Bestimmen Sie den Luftdruck im Versuchsraum.
(b) Bringen Sie ein Wasserbad zum kochen und geben Sie die drei Festkörper hinzu.
(c) Befüllen Sie das Kalorimeter mit einer abgewogenen Wassermenge.
(d) Geben Sie nach Einschalten des y-t-Schreibers den ersten Festkörper in das Kalorimeter.
(e) Unter stetigem Rühren kommt es zum Temperaturausgleich.
(f) Entnehmen Sie das Metallstück und fahren bei Punkt 2d für die beiden anderen
Festkörper fort.
3. Bestimmen Sie den Wasserwert des Kalorimeters.
4. Zubehör
1. Aluminium - Kalorimeter
2. Dewar - Kalorimeter mit Deckel und Durchführungen
3. Magnetrührer mit Zubehör
4. Tauchsieder mit Leistungssteller
5. y-t Schreiber
6. Thermoelement
7. Thermometer
8. 3 Metallproben
Literatur
[1] W. Demtröder, Experimentalphysik 1, Springer Verlag Berlin(2005).
[2] O. Marti Vorlesungsskript Grundlagen der Physik II,
http://wwwex.physik.uni-ulm.de/lehre/gk2-2007/index.html,
Institut für Experimentelle Physik Universität Ulm (2007).
[3] L. Bergmann, C. Schaefer, Lehrbuch der Experimentalphysik Bd. 1,
Walter de Gruyter Verlag, Berlin (2004).
[4] C. Gerthsen, D. Meschede, Gerthsen Physik, Springer (2003).
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