Spezifische Wärme einer Flüssigkeit - Carl-Engler

Physikalisches Praktikum
Laborversuch:
Carl-Engler-Schule Karlsruhe
BS, BK, FS
Spezifische Wärme einer Flüssigkeit
1
Aufgaben
1.1
Bestimmung der spezifischen Wärmekapazität
Bestimmen Sie die Masse des leeren Kalorimeters (Rührer ,bzw. Magnetfisch). Füllen Sie
das Kalorimeter mit der zu untersuchenden Flüssigkeit (Raumtemperatur) auf, so dass sicher gestellt ist, das die Heizspiralen in der Flüssigkeit eintauchen. Mit einer weiteren Wägung lässt sich jetzt die Masse der Flüssigkeit bestimmen. Die zwei Heizspiralen werden in
Reihenschaltung an ein stabilisierten Netzgerät angeschlossen. Ein Spannungs – und ein
Strommessgerät erfassen Spannungsabfall und Stromstärke.
Nehmen Sie von der Flüssigkeit den zeitlichen Verlauf der Temperatur über 180s auf (Vorperiode). Direkt nach der Vorperiode wird das, auf eine konstante Stromstärke eingestellte
Netzgerät eingeschaltet (Hauptperiode). Nach Zuführung einer festgelegten Joulschen Wärme wird das Netzgerät abgeschaltet und es folgt die Nachperiode über 180s.
1.2
Anfangs- und Mischungstemperaturen
Anfangs – (T1) und Endtemperatur (T2) werden aus der Temperaturverlaufsgraphik ermittelt.
1.3
Wärmekapazität C des Kalorimeters
Bei der Bestimmung der Wärmekapazität der Kalorimeters wird es mit Wasser
peratur) bis zur selben Füllstandshöhe aus Aufgabe 1) aufgefüllt. Es wird
Temperaturverlauf aufgenommen. Zuerst die 3- minütige Vorperiode und dann
das Netzgerät eingeschaltet. Nach Ablauf der Hauptperiode (Zuführung der
Wärme) folgt die Nachperiode.
(Raumtemwieder der
wird wieder
Jouleschen
Anfangs – (T1) und Endtemperatur (T2) werden wieder aus der Temperaturverlaufsgraphik
ermittelt.
Nach Umstellung der Formel kann die Wärmekapazität C des Kalorimeters berechnet werden.
U * I * t = (mH2O *cH2O +C) * (T2 – T1)
1.4
Berechnung der spezifische Wärmekapazität
Mit den bisher bestimmten Größen läßt sich die Wärmekapazität cFl der Flüssigkeit mit Hilfe
der obigen Formel berechnen. Statt der Masse mH2O und der spezifischen Wärmekapazität cH2O des Wassers werden die Größen mit dem Index “ Fl “ der Flüssigkeit eingesetzt.
spezwaerme_fl.odt
Geßler / Müller
Nov 2010
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Hinweise und Links
Das Glasgefäß des Kalorimeters ist nicht mit dem Kunststoffmantel verklebt. Achten Sie
beim Transport und beim Umschütten darauf, dass das Glasgefäß nicht herausfällt.
Verwenden Sie destilliertes Wasser und trocknen Sie die Teile nach Gebrauch wieder.
Die Hauptperiode (Heizen) sollte so lange dauern, bis die Temperatur um etwa 10K
gestiegen ist. Das Ein- bzw. Ausschalten sollte jeweils direkt nach der Aktualisierung des
Temperatur-Messwertes erfolgen (Synchronisierung mit dem Mess-Takt).
In der grafischen Darstellung muss die Temperaturachse nicht beim Wert 0 beginnen. Nur
der interessierende Teil wird gespreizt dargestellt.
Bei der Herleitung der Formeln tritt die Temperatur nur in Form von Temperatur-Differenzen
mit der Einheit Kelvin auf. Daher können die Absolutwerte der Temperaturen wahlweise
(aber einheitlich) in °C oder in K für die Berechnung verwendet werden. Es ist jedoch darauf
zu achten, dass die berechneten Größen in der richtigen Einheit herauskommen.
Eine Bestimmung der Ergebnisunsicherheit zu diesem Versuch lässt sich mit der GUM-Workbench durchführen. Sie verwendet die aktuellen Begriffe und Verfahren nach DIN 17 025.
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