Kalorimetrie
Zustandsgrößen und ihre Regeln / Enthalpie

Am 26.01.2021 (ab 18:00 Uhr) findet unser nächstes Webinar statt.
Grammatiktraining für dein Englisch-Abitur! - In diesem Crashkurs kannst du dein Grammatikwissen für dein Englisch-Abitur trainieren!
[weitere Informationen] [Terminübersicht]
Führt man einem Körper der Masse $m$ die Wärmemenge Q zu, so steigt die Temperaturerhöhung $\Delta T$ proportional zur zugeführten Wärmemenge. Der Proportionalitätsfaktor $c$ ist dabei eine Stoffkonstante und abhängig vom Stoff.
$Q = m \cdot c \cdot \Delta T $
Wärmeänderungen sind somit immer als Temperaturänderungen wahrzunehmen, wobei die Temperatur den Zustand des Systems beschreibt und die Wärmeenergieänderung die Änderung des Systemzustandes kennzeichnet. Das jeweilige Verhältnis von Wärmeänderung und Temperaturänderung wird als Wärmekapazität eines Stoffes beschrieben.
$m \cdot c = \dfrac{Q}{\Delta T} $
Die Wärmekapazität beschreibt, wie viel Energie (Wärmeenergieänderung) notwendig ist, um bei einer bestimmten Masse einer Substanz die Temperatur um 1 °C zu erhöhen. Somit ist die Wärmeänderung abhängig von der Wärmekapazität aller beteiligten Bestandteile (Stoffe, Geräte) und der Temperaturänderung.
Wesentliche Größen sind:
- Wärmekapazität $C$ eines Körpers mit der Masse m ist die Wärmemenge $Q$, die gebraucht wird, um diesen um 1 °C zu erwärmen,
$C = \dfrac{Q}{\Delta T} = \dfrac{Q}{T_1 -T_2} \Leftrightarrow Q = C \cdot \Delta T$
- Spezifische Wärmekapazität $c$ einer Substanz ist die Wärmemenge, die nötig ist um 1 g um 1 °C zu erwärmen,
$c = \dfrac{C}{m} = \dfrac{Q}{m \cdot \Delta T} = \dfrac{Q}{m \cdot (T_1 -T_2)}$
- Wärmekapazität des Kalorimeters: $C_kal$ ist ein gegebener Wert oder wurde über eine elektrische- oder über eine mischungs - Methode bestimmt.
- Wärmemenge $Q$ ist immer die gesamte Wärmekapazität der gesamten Faktoren (Stoffe, Gefäße).
Mithilfe eines Kalorimeters wird die Wärmemenge, die bei chemischen Reaktionen frei oder entzogen wird, gemessen. Ein Kalorimeter ist immer so konstruiert, dass es ein Dewargefäß bildet und somit adiabatische Reaktionsbedingungen durch bestmögliche thermische Isolierung schafft.
In der Abbildung ist ein Versuchsaufbau zur Messung der Wärmekapazität des Kalorimeters zu sehen. Fließt durch die Heizspirale, an der die Spannung U anliegt, der Strom I, dann entsteht in der Zeit ∆t in ihr eine der elektrischen Energie äquivalente Wärmemenge:
$U \cdot I \cdot \Delta t = Q = (m_W \cdot c_W) + C_{Kalorimeter}$
$C_{Kalorimeter} = \dfrac{U \cdot I \cdot \Delta t}{m_W \cdot c_W}$
Q ist unter isobaren Bedingungen der Enthalpie (Wärmemengenänderung) gleichzusetzen und kann, wie oben beschrieben, über die Stoffe und Temperaturänderung bestimmt werden. Q gibt Aussagen über das Verhalten bei der Reaktion.
Hinweis:
Bitte füllen Sie alle Lücken im Text aus. Möglicherweise sind mehrere Lösungen für eine Lücke möglich. In diesem Fall tragen Sie bitte nur eine Lösung ein.
Weitere Interessante Inhalte zum Thema
-
Auf einen Blick: Hauptsätze der Thermodynamik
Vielleicht ist für Sie auch das Thema Auf einen Blick: Hauptsätze der Thermodynamik (Chemische Thermodynamik) aus unserem Online-Kurs Physikalische Chemie interessant.
-
Bestimmung der Wärmekapazität eines Kalorimeters
Vielleicht ist für Sie auch das Thema Bestimmung der Wärmekapazität eines Kalorimeters (Chemische Thermodynamik) aus unserem Online-Kurs Physikalische Chemie interessant.