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Spez. Wärmekapazität eines festen Metallkörpers
1. Aufgabe:
Bestimmen Sie experimentell die spezifische Wärmekapazität eines festen Metallkörpers, und schließen Sie daraus, aus welchem Metall er ist.
2. Vorbetrachtungen (Antworten):
a) Formelzeichen: c
Einheit: [c] = 1 kJ*kg-1*K-1
b)
- QA =QkW + QK
mMK*cMK*(Ta -Tm)A = mk*cW (Tm -Ta)B +mK*cK*(Tm -TaK)B
mMK*cMK*(Ta -Tm)A = mk*cW (Tm -Ta)B + K*(Tm -TaK)B
½(Tm -Ta)B = (Tm -TaK)B
mMK*cMK*(Ta -Tm)A = mk*cW (Tm -Ta)B + K*(Tm -Ta)B ½/ (Ta -Tm)A
mMK*cMK = mk*cW (Tm -Ta)B + K*(Tm -Ta)B ½/ mMK
(Ta -Tm)A
cMK = mk*cW (Tm -Ta)B + K*(Tm -Ta)B
(Ta -Tm)A*mMK (Ta -Tm)A*mMK
mMK =31g
3. Geräte und Hilfsmittel
1) Aluminiumtopf 250 ml
2) Becherglas 250 ml
3) Becherglas 100 ml
4) Deckel für Kalorimeter
5) Thermometer 1/1°- Teilung
6) Asbesteinsatz für Kalorimeter
7) Messzylinder 100 ml
8) Heizplatte mit Geräteschnur
9) Fließpapier
10) Vorratsgefäß mit Wasser von
Zimmertemperatur
11) V-Fuß
12) Metallkörper bekannter Masse mit Haltefaden
13) Stativstab 500mm
14) Stativstab 250mm
15) Kreuzmuffe
16) Ringhaken
Skizze:
4. Messprotokoll und Auswertung
K = 0,019 kJ*K-1
mMK = 31g
Lfd. Nr. mBin g vaBin °C vaAin °C vmin °C Ca in kJ*kg-1*K-1
1 80 21 90 24 0,52
mB =80g =0,08kg vaB = 21°C à294,15 K
vaA = 90°C à363,15 K
vm = 24°C à297,15 K
4.1.
cMK = mk*(Tm -Ta)B*cW + K*(Tm -Ta)B
(Ta -Tm)A*mMK (Ta -Tm)A*mMK
cMK =0,08kg * (297 K -294 K)* 4,19 kJ + 0,019kJ * (297 K-294 K)
(363 K- 297K) * 0,031kg*kg*K K*0,031kg (363K- 297 K)
cMK = 0,52 kJ*kg-1* K-1
4.2.
Der Stoff ist Stahl, weil die spez. Wärmekapazität von Stahl
0,47 kJ*kg-1*K-1 beträgt, was nahe bei der von mir ermittelten liegt und die Farbe des Metallkörpers der von Stahl entspricht.
5. Fehlerbetrachtung
a) systematische Fehler:
- ungenaue Eichung des Thermometers/der Waage
- Wärmeabgabe des heißen Wassers an die Umgebung nach dem Temperaturmessen, aber vor
eingießen in das Kalorimeter
- Fertigungstolleranzen bei der Skala des Messzylinders à ungenaue Volumen, bzw. Massebestimmung des Wassers
- ungenauer Wasserwert des Kalorimeters
b) zufällige Fehler:
- Wassertropfen bleiben in Messzylinder zurück
- Wassertropfen bleiben an Metallkörper zurückà
geringe Erhöhung der Wassermasse (mB) im Kalorimeter
- eventuell ungenaues Ablesen des Messzylinders durch schräges draufschauen
- Metallkörper konnte nicht ganz in Wasser eingetaucht werden
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