3B Scientific Metal Block Calorimeters - Manual (Page 2)

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• Vor Start des Messlaufs einige Minuten warten.
Dann die Anfangstemperatur des
Kalorimeterzylinders ablesen.
• Netzgerät einschalten und gleichzeitig die
Zeitmessung starten.
• Abwarten bis die Temperatur um ca. 20° C
gestiegen ist. Zeit und Endtemperatur notieren.
Die spezifische Wärmekapazität ist gegeben durch die
Gleichung:
( )
1 2
θ − θ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅
c m t U I
mit I: Strom, U: Spannung, t: Zeit, m: Masse des
Kalorimeterzylinders c: spezifische Wärmekapazität,
θ
1
: Anfangstemperatur,
θ
2
: Endtemperatur
6. Allgemeine Hinweise
6.1 Hinweise zur Fehlerminimierung
Angenommen, dass die Strom- und Spannungsan-
zeigen hinreichend genau sind, liegen die zwei
Hauptfehlerquellen des Experiments beim Ablesen der
Temperatur und im Wärmeverlust.
Der Wärmeverlust ist davon abhängig, wie hoch die
Endtemperatur über der Raumtemperatur liegt. Er
lässt sich dadurch minimieren, dass der
Temperaturanstieg möglichst klein gehalten wird.
Wenn die Ablesegenauigkeit des Thermometers 1° C
beträgt, dann ergibt sich ein relativ großer Fehler von
10% bei einem Temperaturanstieg um 10° C.
Deshalb gilt es einen Ausgleich zu finden zwischen
dem Fehler, der durch Wärmeverlust bei einem
großen Temperaturanstieg verursacht wird, und dem
relativ großen Fehler beim Ablesen der Temperatur
bei einer geringen Temperaturerhöhung.
Eine Erhöhung der Temperatur um 20° C ergibt eine
Fehlerquote von 5% (bei einer Ablesegenauigkeit des
Thermometers von 1° C) und einen relativ geringen
Fehler durch Wärmeverlust.
6.2 Vermeidung von Wärmeverlust nach Rumford
Nach Rumford kann der Wärmeverlust durch
folgenden Prozess vermieden werden. Wird der
Kalorimeterzylinder vor dem Experiment für einige
Stunden in einem Kühlschrank aufbewahrt, so liegt
seine Anfangstemperatur um
θ unter Raumtem-
peratur. Wenn dann seine Endtemperatur um
θ über
Raumtemperatur liegt, dann ist die aufgenommene
Wärmemenge, solange seine Temperatur unter
Raumtemperatur ist, gleich der Wärmemenge, die er
abgibt, wenn seine Temperatur über Raumtemperatur
ist. Es findet dann kein Wärmeverlust statt.
U33020
0...5 A 0...20 V
V A
0 0 0 4
.
2 0 1
.
Fig. 1 Experimenteller Aufbau