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Kalorimetrie in Gasen
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Die Kalorimetrie ist der Prozess der Messung der Wärme, die mit einer Änderung einer Zustandsvariablen verbunden ist. Diese Zustandsvariablen umfassen typischerweise die Temperatur, den Druck und das Volumen, können aber je nach zu beschreibendem Zustand auch andere einschließen.
Wenn die Variation der Temperatur in Bezug auf die zugeführte oder entzogene Wärme gemessen wird, spricht man von der Wärmekapazität. Im Falle eines Gases wird die Wärmekapazität von den anderen Zustandsvariablen beeinflusst. Daher wird die Wärmekapazität bei konstantem Volumen oder konstantem Druck definiert und gemessen.
ID:(789, 0)
Mechanismen
Iframe
Die Kalorimetrie ist die Wissenschaft, die sich mit der Messung der Wärmemenge befasst, die bei chemischen Reaktionen, physikalischen Veränderungen oder der Wärmekapazität beteiligt ist. Sie quantifiziert den Wärmeaustausch in Prozessen und liefert wesentliche Daten über die dabei auftretenden Energieänderungen. Die Kalorimetrie bestimmt die Wärmekapazität von Substanzen und zeigt, wie verschiedene Materialien auf Wärme reagieren. Sie misst auch die Enthalpieänderungen bei chemischen Reaktionen und zeigt, ob diese exotherm oder endotherm sind. Zudem untersucht die Kalorimetrie Phasenübergänge wie Schmelzen, Sieden oder Sublimieren, indem sie die aufgenommene oder abgegebene Wärme misst. Die aus der Kalorimetrie gewonnenen Daten können verwendet werden, um andere thermodynamische Eigenschaften wie Entropie und Gibbs'sche freie Energie abzuleiten, was ein umfassendes Verständnis des Verhaltens eines Systems bietet. Das grundlegende Prinzip beinhaltet die Verwendung eines Kalorimeters, um den Wärmeaustausch durch Überwachung der Temperaturänderungen genau zu messen, was in Bereichen wie Chemie, Physik, Biologie und Ingenieurwesen von entscheidender Bedeutung ist.
Mechanismen
ID:(15244, 0)
Umwandlung von Arbeit in Wärme
Beschreibung
Die Umwandlung von Arbeit in Energie wird durch die Erzeugung von Wärme durch Reibung untersucht. Dazu wird ein Metallband um einen Zylinder gewickelt, der Wasser und ein Thermometer enthält. Durch Drehen der Kurbel entsteht durch Reibung Wärme, die zur Erwärmung des Wassers führt. Wenn die aufgebrachte Kraft, die Anzahl der Umdrehungen und der Radius des Zylinders gemessen werden, kann die zurückgelegte Strecke geschätzt werden, was wiederum die Energie als das Produkt aus Kraft und Strecke ermöglicht.
ID:(1884, 0)
Kaloriengehalt eines Feststoffs und einer Flüssigkeit
Konzept
Wenn eine Probe bei einer bestimmten Temperatur in ein Glas Wasser mit niedrigerer Temperatur eingetaucht wird, wird ein Temperaturanstieg des Wassers beobachtet. Dieser Anstieg hängt von der spezifischen Wärmekapazität und der Masse der Probe ab:
die Der Flüssigkeit oder dem Feststoff zugeführte Wärme ($\Delta Q$) ist in Beziehung zu die Temperaturschwankung in einer Flüssigkeit oder einem Feststoff ($\Delta T$) und die Wärmekapazität ($C$) wie folgt:
| $ \Delta Q = C \Delta T $ |
Wobei die Wärmekapazität ($C$) durch der Spezifische Wärme ($c$) und die Masse ($M$) gemäß folgender Beziehung ersetzt werden kann:
| $ c =\displaystyle\frac{ C }{ M }$ |
Daher erhalten wir:
| $ \Delta Q = M c \Delta T$ |
ID:(15809, 0)
Erhitzen unter konstantem Volumen
Beschreibung
Wenn ein Gas erhitzt wird, hängt die Wärmekapazität davon ab, wie dies geschieht. Eine Möglichkeit besteht darin, das Volumen konstant zu halten, d.h. das Volumen bleibt festgelegt, während das System einem höheren oder niedrigeren Druck ausgesetzt wird:
die Wärmekapazität ($C$) in Feststoffen und Flüssigkeiten kann als eine Konstante $C$ betrachtet werden, die die Änderung von die Der Flüssigkeit oder dem Feststoff zugeführte Wärme ($\Delta Q$) und die Variación de Temperature ($\Delta T$) durch die Gleichung verknüpft:
| $ \Delta Q = C \Delta T $ |
Im Fall, dass der Volumen ($V$) konstant ist, ist die Volumenvariation ($dV$) gleich null:
$dV = 0$
und in diesem Fall ist die Änderung der inneren Energie ($dU$) gleich der Differential ungenau Wärme ($\delta Q$):
$dU = \delta Q$
Im Fall eines Gases hängt der Zustand von die Absolute Temperatur ($T$), die Druck ($p$) und der Volumen ($V$) ab. Daher hängt die Temperaturerhöhung davon ab, ob das Volumen oder der Druck konstant gehalten wird, wenn Wärme hinzugefügt wird. Im ersten Fall spricht man von die Wärmekapazität bei konstantem Volumen ($C_V$) und bezeichnet es als $C_V$, und die Beziehung lautet wie folgt:
| $ dU = C_V \Delta T $ |
Wobei die Wärmekapazität bei konstantem Volumen ($C_V$) durch der Spezifische Wärme von Gasen bei konstantem Volumen ($c_V$) und die Masse ($M$) gemäß folgender Beziehung ersetzt werden kann:
| $ c_V =\displaystyle\frac{ C_V }{ M }$ |
Daher erhalten wir:
| $ dU = c_V M \Delta T $ |
ID:(11190, 0)
Heizung unter konstantem Druck
Beschreibung
Wenn ein Gas erhitzt wird, hängt die Wärmekapazität davon ab, wie dies geschieht. Eine Möglichkeit ist bei konstantem Druck, bei der das Volumen so verändert wird, dass der Druck konstant bleibt:
die Wärmekapazität ($C$) in Feststoffen und Flüssigkeiten kann als eine Konstante $C$ betrachtet werden, die die Änderung von ($$) und die Variación de Temperature ($\Delta T$) durch die Gleichung verknüpft:
| $ \Delta Q = C \Delta T $ |
Im Fall eines Gases hängt der Zustand von die Absolute Temperatur ($T$), die Druck ($p$) und der Volumen ($V$) ab. Daher hängt die Temperaturerhöhung davon ab, ob das Volumen oder der Druck konstant gehalten wird, wenn Wärme hinzugefügt wird. Im ersten Fall spricht man von die Wärmekapazität bei konstantem Druck ($C_p$) und bezeichnet es als $C_p$, und die Beziehung lautet wie folgt:
| $ \Delta Q = C_p \Delta T $ |
Wobei die Wärmekapazität bei konstantem Druck ($C_p$) durch der Spezifische Wärme bei konstantem Druck ($c_p$) und die Masse ($M$) gemäß folgender Beziehung ersetzt werden kann:
| $ c_p =\displaystyle\frac{ C_p }{ M }$ |
Daher erhalten wir:
| $ \Delta Q = c_p M \Delta T $ |
ID:(11189, 0)
Modell
Top
Parameter
Variablen
Berechnungen
zu 
, dann die Variable auswählen: 
zu 
Berechnungen
Berechnungen
Variable 
Gegeben Berechnen 
Ziel : Gleichung Zu verwenden 
Gleichungen
$ c_p =\displaystyle\frac{ C_p }{ M }$
c_p = C_p / M
$ c_V =\displaystyle\frac{ C_V }{ M }$
c_V = C_V / M
$ \Delta Q = C_p \Delta T $
DQ = C_p * DT
$ \Delta Q = c_p M \Delta T $
DQ = c_p * M * DT
$ dU = C_V \Delta T $
dU = C_V * DT
$ dU = c_V M \Delta T $
dU = c_V * M * DT
ID:(15303, 0)
Kaloriengehalt eines Gases bei konstantem Volumen
Gleichung
Die Änderung der inneren Energie ($dU$) gilt für den Fall, dass der Volumen ($V$) konstant gleich die Wärmekapazität bei konstantem Volumen ($C_V$) für die Absolute Temperatur ($T$) ist:
| $ dU = C_V \Delta T $ |
Die Wärmekapazität ($C$) in Feststoffen und Flüssigkeiten kann als eine Konstante $C$ betrachtet werden, die die Änderung von die Der Flüssigkeit oder dem Feststoff zugeführte Wärme ($\Delta Q$) und die Variación de Temperature ($\Delta T$) durch die Gleichung verknüpft:
| $ \Delta Q = C \Delta T $ |
Im Fall, dass der Volumen ($V$) konstant ist, ist die Volumenvariation ($dV$) gleich null:
$dV = 0$
und in diesem Fall ist die Änderung der inneren Energie ($dU$) gleich der Differential ungenau Wärme ($\delta Q$):
$dU = \delta Q$
Im Fall eines Gases hängt der Zustand von die Absolute Temperatur ($T$), die Druck ($p$) und der Volumen ($V$) ab. Daher hängt die Temperaturerhöhung davon ab, ob das Volumen oder der Druck konstant gehalten wird, wenn Wärme hinzugefügt wird. Im ersten Fall spricht man von die Wärmekapazität bei konstantem Volumen ($C_V$) und bezeichnet es als $C_V$, und die Beziehung lautet wie folgt:
| $ dU = C_V \Delta T $ |
ID:(4862, 0)
Kaloriengehalt eines Gases mit konstantem Druck
Gleichung
($$) kann aus die Wärmekapazität bei konstantem Druck ($C_p$) und die Variación de Temperature ($\Delta T$) berechnet werden mit:
| $ \Delta Q = C_p \Delta T $ |
Die Wärmekapazität ($C$) in Feststoffen und Flüssigkeiten kann als eine Konstante $C$ betrachtet werden, die die Änderung von ($$) und die Variación de Temperature ($\Delta T$) durch die Gleichung verknüpft:
| $ \Delta Q = C \Delta T $ |
Im Fall eines Gases hängt der Zustand von die Absolute Temperatur ($T$), die Druck ($p$) und der Volumen ($V$) ab. Daher hängt die Temperaturerhöhung davon ab, ob das Volumen oder der Druck konstant gehalten wird, wenn Wärme hinzugefügt wird. Im ersten Fall spricht man von die Wärmekapazität bei konstantem Druck ($C_p$) und bezeichnet es als $C_p$, und die Beziehung lautet wie folgt:
| $ \Delta Q = C_p \Delta T $ |
ID:(4863, 0)
Spezifische Wärme von Gasen bei konstantem Volumen
Gleichung
Der Spezifische Wärme von Gasen bei konstantem Volumen ($c_V$) ist gleich die Wärmekapazität bei konstantem Volumen ($C_V$) geteilt durch die Masse ($M$):
| $ c_V =\displaystyle\frac{ C_V }{ M }$ |
Folgend einer Analogie zum Spezifische Wärme ($c$) für Flüssigkeiten und Feststoffe mit die Wärmekapazität ($C$) und die Masse ($M$):
| $ c =\displaystyle\frac{ C }{ M }$ |
gibt es auch ein Spezifische Wärme von Gasen bei konstantem Volumen ($c_V$) für das Erhitzen bei konstantem Volumen mit die Wärmekapazität bei konstantem Volumen ($C_V$):
| $ c_V =\displaystyle\frac{ C_V }{ M }$ |
ID:(11113, 0)
Kaloriengehalt eines Gases bei konstantem Volumen als Funktion der spezifischen Wärme
Gleichung
Die Beziehung zwischen der Variation von die Änderung der inneren Energie ($dU$) und die Temperaturschwankung in einer Flüssigkeit oder einem Feststoff ($\Delta T$) ist mit der Spezifische Wärme von Gasen bei konstantem Volumen ($c_V$) und die Masse ($M$) gleich:
| $ dU = c_V M \Delta T $ |
Die Änderung der inneren Energie ($dU$) in Bezug auf die Temperaturschwankung in einer Flüssigkeit oder einem Feststoff ($\Delta T$) und die Wärmekapazität bei konstantem Volumen ($C_V$) wird wie folgt ausgedrückt:
| $ dU = C_V \Delta T $ |
Wobei die Wärmekapazität bei konstantem Volumen ($C_V$) durch der Spezifische Wärme von Gasen bei konstantem Volumen ($c_V$) und die Masse ($M$) gemäß folgender Beziehung ersetzt werden kann:
| $ c_V =\displaystyle\frac{ C_V }{ M }$ |
Daher erhalten wir:
| $ dU = c_V M \Delta T $ |
ID:(11115, 0)
Spezifische Wärme von Gasen bei konstantem Druck
Gleichung
Der Spezifische Wärme bei konstantem Druck ($c_p$) ist gleich die Wärmekapazität bei konstantem Druck ($C_p$) geteilt durch die Masse ($M$):
| $ c_p =\displaystyle\frac{ C_p }{ M }$ |
In Anlehnung an die Analogie zum Spezifische Wärme ($c$) für Flüssigkeiten und Feststoffe mit die Wärmekapazität ($C$) und die Masse ($M$):
| $ c =\displaystyle\frac{ C }{ M }$ |
gibt es auch ein Spezifische Wärme bei konstantem Druck ($c_p$) für das Erwärmen bei konstantem Druck mit die Wärmekapazität bei konstantem Druck ($C_p$):
| $ c_p =\displaystyle\frac{ C_p }{ M }$ |
ID:(11114, 0)
Kaloriengehalt eines Gases bei konstantem Druck als Funktion der spezifischen Wärme
Gleichung
Die Der Flüssigkeit oder dem Feststoff zugeführte Wärme ($\Delta Q$) kann mit der Spezifische Wärme bei konstantem Druck ($c_p$), die Masse ($M$) und die Temperaturschwankung in einer Flüssigkeit oder einem Feststoff ($\Delta T$) berechnet werden mit:
| $ \Delta Q = c_p M \Delta T $ |
Die Der Flüssigkeit oder dem Feststoff zugeführte Wärme ($\Delta Q$) in Bezug auf die Temperaturschwankung in einer Flüssigkeit oder einem Feststoff ($\Delta T$) und die Wärmekapazität bei konstantem Druck ($C_p$) wird wie folgt ausgedrückt:
| $ \Delta Q = C_p \Delta T $ |
Wobei die Wärmekapazität bei konstantem Druck ($C_p$) durch der Spezifische Wärme bei konstantem Druck ($c_p$) und die Masse ($M$) gemäß folgender Beziehung ersetzt werden kann:
| $ c_p =\displaystyle\frac{ C_p }{ M }$ |
Daher erhalten wir:
| $ \Delta Q = c_p M \Delta T $ |
ID:(11116, 0)