Benützer:
Kalorimetrie in Flüssigkeiten und Feststoffen
Storyboard 
Um die Wärmekapazität oder spezifische Wärme eines Metalls zu messen, wird das Metall zunächst in kochendes Wasser getaucht und anschließend in Wasser bei Raumtemperatur gelegt. Durch die Analyse der Wassermasse und der Temperaturänderungen können die thermischen Eigenschaften des Metalls bestimmt werden.
ID:(1315, 0)
Mechanismen
Iframe
Die Kalorimetrie ist die Praxis der Messung von Wärme, die bei chemischen Reaktionen, physikalischen Veränderungen oder der Wärmekapazität beteiligt ist, unter Verwendung eines Kalorimeters. In diesem Prozess wird ein gut isolierter Behälter vorbereitet, um den Wärmeaustausch mit der Umgebung zu minimieren, und die zu untersuchende Substanz oder Reaktion wird darin platziert. Sobald die Reaktion oder der Prozess beginnt, wird das Kalorimeter versiegelt, um sicherzustellen, dass keine externe Wärmeeinwirkung die Messung beeinflusst. Temperaturänderungen werden sorgfältig mit einem Thermometer oder Temperatursensor überwacht, und die Masse sowie die spezifische Wärmekapazität der beteiligten Substanzen werden aufgezeichnet. Die aufgenommene oder abgegebene Wärme der Substanz wird dann basierend auf den beobachteten Temperaturänderungen berechnet.
Es gibt verschiedene Arten von Kalorimetrie, wie die Kalorimetrie bei konstantem Druck, die Bombenkalorimetrie und die differentielle Scan-Kalorimetrie (DSC), die jeweils für spezifische Reaktionen und Messungen geeignet sind. Anwendungen der Kalorimetrie umfassen die Bestimmung von Enthalpieänderungen bei chemischen Reaktionen, die Messung von Wärmekapazitäten und Phasenübergängen, das Studium von Stoffwechselraten in biologischen Systemen und die Charakterisierung von Materialien anhand ihrer thermischen Eigenschaften.
Zusammenfassend umfasst die Kalorimetrie die Vorbereitung des experimentellen Aufbaus, die Initiierung des Prozesses, die präzise Messung von Temperaturänderungen und die Berechnung des Wärmetransfers, um die thermischen Eigenschaften und Verhaltensweisen verschiedener Substanzen und Reaktionen zu analysieren.
Mechanismen
ID:(15248, 0)
Experiment: Behälter- und Probendiagramm
Beschreibung
Isolierter Kalorimeter mit einem Thermometer und einer Probe im Wasser. Daneben befindet sich ein professioneller Metall-Kalorimeter.
ID:(11120, 0)
Experiment: Kalorimetrieverfahren
Beschreibung
Schritte zur Durchführung der Messung:
Erhitzen Sie eine definierte Menge von ($$) bis zu ihrem Siedepunkt.
Gießen Sie das Wasser in einen isolierten Behälter und messen Sie seine Menge (die Warmwassertemperatur ($T_i$)).
Wiegen Sie eine Probe von die Körpermasse ($m$), die sich bei einer Temperatur von die Probentemperatur ($T_m$) befindet.
Geben Sie die Probe in den Behälter und rühren Sie, bis sie die Temperatur von ($$) erreicht.
Berechnen Sie den Wert von der Spezifische Wärme der Probe ($c$).
Diagramm:
ID:(11119, 0)
Modell
Top
Parameter
Variablen
Berechnungen
zu 
, dann die Variable auswählen: 
zu 
Berechnungen
Berechnungen
Variable 
Gegeben Berechnen 
Ziel : Gleichung Zu verwenden 
Gleichungen
$ c = c_w \displaystyle\frac{ M_w }{ m }\displaystyle\frac{( T_i - T_f )}{( T_f - T_m )}$
c = c_w * M_w *( T_f - T_i )/( m *( T_m - T_f ))
$ \Delta Q_w = M_w c_w \Delta T$
DQ = M * c * DT
$ \Delta Q_m = m c \Delta T$
DQ = M * c * DT
$ \Delta Q_m = \Delta Q_w $
DQ_m = DQ_w
$ \Delta T_w = T_f- T_i$
DT = T_f - T_i
$ \Delta T_m = T_f- T_i$
DT = T_f - T_i
ID:(15307, 0)
Gleichheit der abgegebenen und aufgenommenen Energie
Gleichung
Im kalorimetrischen Prozess ist die Probenkühlung ($\Delta Q_m$) gleich die Wassererwärmung ($\Delta Q_w$):
| $ \Delta Q_m = \Delta Q_w $ |
ID:(15635, 0)
Kaloriengehalt als Funktion der spezifischen Wärme (1)
Gleichung
Die Der Flüssigkeit oder dem Feststoff zugeführte Wärme ($\Delta Q$) kann mit der Spezifische Wärme ($c$), die Masse ($M$) und die Temperaturschwankung in einer Flüssigkeit oder einem Feststoff ($\Delta T$) berechnet werden mit:
| $ \Delta Q_w = M c_w \Delta T$ |
| $ \Delta Q = M c \Delta T$ |
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:(11112, 1)
Kaloriengehalt als Funktion der spezifischen Wärme (2)
Gleichung
Die Der Flüssigkeit oder dem Feststoff zugeführte Wärme ($\Delta Q$) kann mit der Spezifische Wärme ($c$), die Masse ($M$) und die Temperaturschwankung in einer Flüssigkeit oder einem Feststoff ($\Delta T$) berechnet werden mit:
| $ \Delta Q_m = m c \Delta T$ |
| $ \Delta Q = M c \Delta T$ |
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:(11112, 2)
Temperaturunterschied (Kelvin) (1)
Gleichung
Wenn ein System zu Beginn bei eine Temperatur im Ausgangszustand ($T_i$) ist und dann bei die Temperatur im Endzustand ($T_f$) ist, wird die Differenz sein:
| $ \Delta T_w = T_f- T_i$ |
| $ \Delta T = T_f- T_i$ |
Der Temperaturunterschied ist unabhängig davon, ob diese Werte in Grad Celsius oder Kelvin angegeben sind.
ID:(4381, 1)
Temperaturunterschied (Kelvin) (2)
Gleichung
Wenn ein System zu Beginn bei eine Temperatur im Ausgangszustand ($T_i$) ist und dann bei die Temperatur im Endzustand ($T_f$) ist, wird die Differenz sein:
| $ \Delta T_m = T_f- T_i$ |
| $ \Delta T = T_f- T_i$ |
Der Temperaturunterschied ist unabhängig davon, ob diese Werte in Grad Celsius oder Kelvin angegeben sind.
ID:(4381, 2)
Experiment: Kalorimetrie
Gleichung
Wenn Sie den Wert von der Spezifische Wärme der Probe ($c$) bestimmen möchten, können Sie dies erreichen, indem Sie ein Objekt mit einer Masse von die Körpermasse ($m$) in eine Masse von ($$) bei Siedepunkt einführen. Bevor Sie dies tun, messen Sie die Temperatur des Objekts, die in der Regel Raumtemperatur ist und als die Probentemperatur ($T_m$) bezeichnet wird, und dann messen Sie die Temperatur des Objekts am Ende des Prozesses, die als ($$) angegeben ist. Daher wissen wir, dass das Objekt eine bestimmte Menge an Wärmeunterschied ($\Delta Q$) erhalten hat, die mit der folgenden Formel berechnet werden kann:
Dabei ist der Spezifische Wärme der Probe ($c$) der Wert, den wir bestimmen möchten. Die Wärme, die das Objekt erhalten hat, stammt aus dem Wasser, dessen Temperatur von die Warmwassertemperatur ($T_i$) auf ($$) gesunken ist. Dies kann wie folgt ausgedrückt werden:
Dabei repräsentiert der Spezifische Wärme von Wasser ($c_w$) die Konstante (1 cal/g = 4,186 J/g). Durch Gleichsetzen der Wärmemenge können wir die spezifische Wärmekapazität des Objekts mithilfe der folgenden Gleichung bestimmen:
| $ c = c_w \displaystyle\frac{ M_w }{ m }\displaystyle\frac{( T_i - T_f )}{( T_f - T_m )}$ |
Die Beziehung zwischen der Menge an Wärme, die von dem Objekt abgegeben wird, dargestellt als der Wärmeunterschied ($\Delta Q$), bei einer Masse von die Körpermasse ($m$) und den Temperaturen der Spezifische Wärme der Probe ($c$), ($$) und die Probentemperatur ($T_m$), kann durch die folgende Gleichung beschrieben werden:
Diese Menge an Wärme entspricht der Menge an Wärme, die von dem Wasser aufgenommen wird, das eine Masse von ($$) und die Temperaturen der Spezifische Wärme von Wasser ($c_w$), die Warmwassertemperatur ($T_i$) und ($$) hat, und kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:
Diese beiden Wärmemengen sind gleich, daher können wir die folgende Gleichung aufstellen:
$m c (T_f - T_m) = M c_w (T_i - T_f)$
Auf diese Weise können wir den Wert von
| $ c = c_w \displaystyle\frac{ M_w }{ m }\displaystyle\frac{( T_i - T_f )}{( T_f - T_m )}$ |
berechnen.
ID:(11117, 0)