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Protokoll zum 19.9.2006 Spezifische Wärmekapazität von Wasser Aufgabe: Die Temperaturerhöhung von Wasser in Abhängigkeit der zugeführten Energie untersuchen. Materialien: 1 Kunststoffbecher 1 Becherglas 1 Messzylinder 1 Thermometer mit Skala 1 Tauchheizer 1 Spannungsmesser Zusätzlich: 1 Spannungsquelle 12 V 1 Stoppuhr Leitungswasser Vorbereitung: Wir gaben aus dem mit Wasser gefülltem Becherglas 100ml (gemessen im Messzylinder) in den Kunststoffbecher. Danach schlossen wir an jedem Pol der Gleichspannungsquelle ein Kabel an und schlossen den Tauchheizer und den Spannungsmesser in Serie. Danach gaben wir den Tauchheizer und das Thermometer in den mit 100 ml Wasser gefüllten Kunststoffbecher.
Der Spannungsmesser wurde von uns auf Gleichspannung und die Skala auf 30 Volt Maximum gestellt. Weiters legten wir die Stoppuhr bereit. Durchführung: Unsere Spannungsquelle wurde mit 12 V aktiviert und wir begannen die Zeit zu stoppen. Die Aufgabe war 5 Minuten lang die Temperatur in dieser Tabelle zu dokumentieren: Zeit t /min 100 ml Wasser Temperatur v/ºC Temperaturänderung v/K 0 25 0 0,5 25,4 0,4 1 26 0,6 1,5 26,6 0,6 2 27,2 0,6 2,5 27,8 0,6 3 28,3 0,5 3,5 28,7 0,4 4 29,3 0,6 4,5 29,9 0,6 5 30,5 0,6 Mittelwert: 0,55 Auswertung: Diagramm zur Wassererwärmung Tauchheizer: Der Tauchheizer erzeugt Wärme indem der Strom durch einen starken Widerstand geschickt wird. Durch die Reibung der Elektronen am Widerstand wird sehr viel elektr. Energie in Wärmeenergie umgewandelt.
Die Wärme die vom Tauchheizer abgegeben wird, wird vom Wasser aufgenommen Temperatur des Wassers steigt. Berechnung der Spezifischen Wärmekapazität von Wasser (= cH20): Formel: Q= Wärmeenergie; P= Leistung; t = Zeit; c= Wärmekapazität; T= Temperaturunterschied; m= Masse Q(Abgegeben von Tauchheizer) = Q(Aufgenommen von Wasser) Q = m*c* T QTauchheizer = P*t Gemessene Werte zur Berechnung PTauchheizer: U = 12 V I = 0,8 A P = 12 V * 0,8 A = 9,6 W 9,6 W * 300s = 100g * cH20 * 5,5 K cH20 = (9,6 W * 300s)/( 100g * 5,5 K) cH20 = ~5,2 J/g K Sollwert= ~4,3 J/g K Messfehler: Fehlerquellen sind der nicht vollkommen unter Wasser liegende Tauchheizer Wo ein Teil der Wärme an die Luft abgegeben wurde und die durch das Auge abgelesenen Werte am analogen Thermometer. Alltag: Ohne die hohe Wärmekapazität von Wasser würde sich das Klima verheerend ändern. Denn vor allem in den Mittelmeerregionen und Landschaften die an warmen Wasserströmen liegen sind extrem vom Wasser abhängig. Über Tags wird die Wärme der Sonne im Wasser gespeichert und in der Nacht wieder an die Luft abgegeben wodurch das Klima wesentlich milder ist. Was bedeutet spez.
Wärmekapazität: Sie gibt die Energie an mit der man 100g eines Stoffes um 1 Grad erhitzen kann. Das heißt Wasser ist zwar "schwer" zu erwärmen aber auch "schwer" abzukühlen. Zum Vergleich einige andere Stoffe: Luft (trocken) gasförmig 1,005 Luft (100% Luftfeuchtigkeit) gasförmig ≈ 1,030 Aluminium fest 0,900 Beryllium fest 1,824 Messing fest 0,377 Kupfer fest 0,385 Diamant fest 0,502 Ethanol flüssig 2,460 Gold fest 0,129 Graphit fest 0,720 Helium gasförmig 5,190 Wasserstoff gasförmig 14,300 Eisen fest 0,444 Lithium fest 3,582 Quecksilber flüssig 0,139 Stickstoff gasförmig 1,042 Öl flüssig ≈ 2,000 Sauerstoff gasförmig 0,920 Quarzglas fest 0,703 Wasser gasförmig 2,020 Flüssig 4,183 fest (0 °C) 2,060
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