Versuchsprotokoll zum Versuch Nr. 5 Spezifische Wärme vom

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1 Gruppe: A vom Laut der Versuhsaleitug sollte zuerst der Wasserwert bestimmt werde. Eimal durh Leermessug (jeweils zwei Messuge) ud eimal mit dem Mishugsverfahre (ebefalls 2 Messuge). Ashließed sollte die spezifishe Wärmekapazität vo Wasser bestimmt werde. 5. Versuhsbeshreibug 5... Bestimmug des Wasserwertes durh Leermessug Um de Wasserwert zu bestimme habe wir das Kalorimeter zuähst mit kaltem Leitugswasser gefüllt. Mit dem Thermometer kotrolliere wir die Temperatur des Wassers ud damit auh die Temperatur im iere des Kalorimeters. Nah eiiger Zeit stellt sih der Temperaturausgleih ei. Wir otiere die Temperatur T. Nu leere wir möglihst rash das Kalorimeter ud fülle es mit warme Wasser der Masse m ud der Temperatur T 2, wobei die Temperatur des Wasser um soviel über der Raumtemperatur liegt, wie die Temperaturdifferez zwishe Raumtemperatur ud kaltem Wasser. Nah kurzer Zeit stellt sih die Mishtemperatur T 3 ei, die uter der Temperatur T 2 liegt. Die vom Kalorimeter aufgeommee Wärmemege etspriht der vom Wasser abgegebee. Diese Versuh führte wir ashließed oh eimal durh. m T T 2 T 3. Messug 200g 3,5 26, Messug 250g 2,6 25,5 24,8 Der Wasserwert errehet sih da aus der folgede Formel: W m T T T T Bestimmug des Wasserwertes mit dem Mishugsverfahre Wir fülle das Kalorimeter etwa bis zur Hälfte mit kaltem Wasser der Masse m ud warte wieder de Temperaturausgleih zwishe Kalorimeter ud Wasser ab. Nah erfolgtem Temperaturausgleih lese wir die Temperatur T ab. Da gieße wir warmes Wasser mit der Temperatur T2 hizu. Nah kurzer Zeit stellt sih die Mishtemperatur T3 ei. Auh diese Versuh führe wir zuähst zweimal durh. m m 2 T T 2 T 3. Messug 60g 6g 4, ,3 2. Messug 200g 6g ,7 3. Messug 222g 80g 4, ,5 4. Messug 60g 28g 3, , Der Wasserwert errehet sih da ah folgeder Formel: W m T T 2 T T Leider errehe wir für die erste zwei Messuge eie egative Wasserwert, was iht sei ka. Deshalb führe wir eie 3. ud 4. Messug durh. Wir shließe aus de egative Werte, daß wir zu ugeau m - -

2 Gruppe: A vom gemesse habe, ud wiederhole de Versuh ohmals. Diesmal bekomme wir weigstes für eie der beide Messuge eie positive Wasserwert Berehug des Wasserwertes Berehug des Wasserwertes bei der Leermessug Nah obe geater Formel ergibt sih für die. Messug: 26, g T 3 T 26 3, 5 8 g Für die 2. Messug: 25, 5 24, 8 250g T 3 T 24, 8 2, 6 4, 4 g Berehug zum Mishugsverfahre. Messug: 37 26, 3 2 m 6g 60g 0, 2g T 3 T 26, 3 4, 8 2. Messug: 36 27, 2 m 6g 200g 90, 6g T 3 T 27, 4 Da die ebe errehete Werte egativ sid, ud dies iht sei ka habe wir eie die Messuge ei zweites Mal durhgeführt. 3. Messug: 32 22, 5 2 m 80g 222g 6g T 3 T 22, 5 4, 2 4. Messug: 35 25, 2 m 28g 60g 27, T 3 T 25, 3, 6 Auh hier habe wir eie egative Wert erhalte; die Messug bzw. die gesamte Meßmethode ist folglih ziemlih ugeau

3 Gruppe: A vom Berehug des Mittelwertes Zur Berehug des Mittelwerts des Wasserwerts ehme wir ur die positive Ergebisse. W M Wi 6, i 5..3 Berehug des relative Fehlers des Wasserwertes σ i ( xi x )^ 2 σ ( xi 6, )^2 3 i σ 0 σ 0g m 5, 8g 3 m 5, 8g 0, 35 35% x 6, 5.2. Messug der spezifishe Wärmekapazität vo Wasser Das Kalorimeter wird wieder mit kaltem Wasser gefüllt, der Temperaturausgleih abgewartet ud die Ausgleihstemperatur T otiert. Nu shalte wir de Strom für die Heizspirale im Kalorimeter ei ud starte die Stoppuhr. Währed wir darauf warte, daß die Edtemperatur erreiht wird kotrolliere wird laufed die Spaug ud de Strom durh die Heizspirale mit de ageshlossee Meßgeräte. Die Edtemperatur soll ebesoweit über der Raumtemperatur liege, wie die Afagstemperatur daruter. Um eie gleihmäßige Wärmeverteilug im Kalorimeter zu Erreihe wird währed der gesamte Erwärmugsphase das Wasser umgerührt. Nahdem die Edtemperatur erreiht wurde shalte wir de Strom ab ud beobahte oh eie Weile die Temperaturetwiklug, da die Temperatur oh iht gleihmäßig geug verteilt ist ud die Heizspirale mögliherweise oh Wärme a das Wasser ud Kalorimeter abgibt. Als u edlih die Temperatur stehe bleibt, otiere wir diese als Temperatur T 2. Da die us zur Verfügug stehede Zeit zu ede ist, müsse wir die Wiederholug der Messug etfalle lasse. m T A T E U I t. Messug 240g 3,5 30,4,7V 4,8A 337s - 3 -

4 Gruppe: A vom Versuhsaufbau zur Messug der spezifishe Wärmekapazität vo Wasser Berehug der spezifishe Wärmekapazität vo Wasser H 2O U I t ( m + W) ( TE, 7V 4, 8A 337s 4408 ( 240g + 6, ) ( 30, 4 3, 5 ) Kg K Berehug des relative Fehler Da eie Fehlerberehug mehrere Messuge erfordert, diese aber aus obe geate Grüde iht durhgeführt werde kote (Zeitmagel), müsse wir darauf verzihte. Deshalb berehe wir de Fehler mit Hilfe des reht geaue Literaturwert Mes Kg K, 053 Lit 486 Kg K User Spezifishe Wärmekapazität liegt also etwa 5,3% über dem gebräuhlihe Literaturwert Auswirkug der Ugeauigkeit des Wasserwertes Die Formel zur Bestimmug der spezifishe Wärmemege errehet sih aus U I t H 2 O ( m + W) ( TE TA)

5 Gruppe: A vom Der Wasserwert wirkt sih im allgemeie iht sehr stark aus, da dieser zur Masse des Wassers dazuaddiert wird ud dieser im Vergleih zur Masse des Wassers eher gerig ist. Die Ugeauigkeit spielt also eie eher utergeordete Rolle Herleitug der Bestimmugsgleihug für die spezifishe Wärmemege Führt ma eiem Körper Eergie i Form vo Wärme zu, so errehet sih die zugeführte Wärmemege aus der Afagstemperatur T A, der Edtemperatur T E ud der Wärmekapazität des Körpers ah folgeder Formel: Q ( TE TA) ist dabei die Gesamtwärmekapazität vo Kalorimeter ud Wasser. Kal + H 2 O Q ( Kal + H 2 O) ( TE TA) Die Wärmekapazität des Kalorimeters setzt sih dabei aus alle Teile des Kalorimeters zusamme ud muß als gazes betrahtet werde. Um die Wärmekapazität des Kalorimeters zu ersetze, setze wir dafür de zuvor bestimmte Wasserwert ei. W Kal H 2O KAL W H 2O Q ( H 2O + W H 2 O) ( TE TA) Die spezifishe Wärmemege ist ja die auf die Masse m bezogee Wärmekapazität. m m Q ( H 2O m + W H 2O) ( TE TA) Q H 2O ( m + W) ( TE TA) Q H 2O ( m + W) ( TE Da die Wärmemege Q ah dem Eergieerhaltugssatz gleih der zugeführte elektrishe Eergie ist (uter Verahlässigug des Wärmeverlusts des Kalorimeter; wir ehme de Idealfall a, daß das Kalorimeter ei hudertprozetige Isolierug besitzt ud kei Wärmeausgleih mit der Umgebug stattfidet.), köe wir Q durh UIt ersetze. Daraus ergibt sih für die spezifishe Wärmemege folgede Formel: H O 2 U I t ( m + W) ( TE - 5 -