Probleme beim Mischungsversuch / Wärmekapazität

Chris112 · Anmeldungsdatum: 12.04.2012 Beiträge: 3

Hallo Leute,

ich habe folgendes Problem beim Mischungsversuch bzw. eig schon vorher:

Um nachweisen zu können, dass die spezifische Wärmekapazität des Wassers größer ist als die des Öls, möchte ich jeweils 50g Wasser und Speiseöl die sich in Erlenmeyerkolben befinden in einem gemeinsamen Wasserbad erhitzen. Da die spezifische Wärmekapazität des Wassers doppelt so groß ist wie die des Öls, habe ich erwartet, dass die Temperatur des Öls auch schneller ansteigt als die des Wassers. Das allerdings klappt nicht, denn das Wasser wird immer schneller warm als das Öl. Habe ich hier eventuell einen Denkfehler?

Gehe ich dann dazu über die beiden Proben mitsamt dem Erlenmeyerkolben in ein weiteres Wasserbad (Zimmertemperatur) zu geben, erhitzt sich das Wasserbad in das ich den Erlenmeyerkolben mit dem Wasser gebe stärker, als das Wasserbad in das ich den Erlenmeyerkolben mit dem Öl gebe. Dieses Ergebnis ist dann doch aber wieder korrekt - oder? Denn in dem erhitzten Wasser im Erlenmeyerkolben ist mehr Energie gespeichert, so dass diesem mehr Energie zur Verfügung steht um das neue Wasserbad zu erwärmen, als dies bei dem Parallelversuch mit Öl ist. Richtig?

Vielen Dank für eure Hilfe!!!

Huurz · Anmeldungsdatum: 11.04.2012 Beiträge: 23

HaLlO

Die langsame Temperaturerhöhung des Öls im ersten Versuch könnte daran liegen, dass der Wärmeübergang auf das Öl einfach schlechter ist.

Bei der Berechnung des Wärmeübergangkoeffizienten spielt die kinematische Viskosität eine Rolle. Die ist bei Öl natürlich größer als bei Wasser. Der Wärmeübergangskoeffizient verhält sich umgekehrt proportional dazu und ist somit kleiner bei Öl. Die Wärme aus dem Wasserbad wird einfach nicht so schnell auf das Öl übertragen wie auf das Wasser.

Die Geschwindigkeit der Erwärmung ist aber unabhängig von der Gesamtenergie welche aufgenommen wird. Im zweiten Versuch zeigt sich ja, dass die aufgenommene bzw dann wieder abgegebene Wärmeenergie des Wassers größer ist und Wasser damit die größere Wärmekapazität besitzt.

gruß Huurz

Chris112 · Anmeldungsdatum: 12.04.2012 Beiträge: 3

Vielen Dank für deine Antwort!

Das würde bedeuten um den Versuch fachwissenschaftlich korrekt durchzuführen müsste ich folgendes tun:

1) Die beiden Proben im Wasserbad so lange erwärmen, bis beide Stoffe die gleiche Temperatur haben. Dabei muss ich darauf achten, dass das Öl etwas länger braucht bis es die Endtemperatur erreicht hat. Problem ist allerdings natürlich das das Wasser anfängt zu sieden und weiter Wärmeenergie aufnimmt, so dass der Phasenübergang beginnt, was bedeutet die Masse wird geringer..

2) Die beiden Proben ohne große Verzögerung in das zweite Wasserbad geben und wenn sich die Temperatur dieses Wasserbades nicht mehr ändert, die Temperatur messen. Die Endtemperatur der Mischung müsste also beim Öl auch später erreicht sein als beim Wasser.

3) Das die Wasserprobe das zweite Wasserbad stärker erhitzt, muss in ihr mehr Wärmeenergie gespeichert sein, als in der Ölprobe.

Soweit richtig?

Außerdem möchte ich meine Frage erweitern:

1) c-wasser beträgt ja 4,2 KJ/(KgK) und die des Öls etwa 2,5 KJ(KgK) - welche dritte Flüssigkeit mit einem Wert von vlt. 1,xx oder 3,xx könnte ich wählen, um noch eine weitere Unterscheidung vorzunehmen und eine Rangfolge der Wärmekapazitäten von 3 Stoffen zu erhalten?
2) Welche Möglichkeiten gäbe es noch zu zeigen, dass Wasser eine größeres c hat als Öl?

Huurz · Anmeldungsdatum: 11.04.2012 Beiträge: 23

Hier sind einige Flüssigkeiten mit spez. Wärmekapazität aufgelistet:
http://www.schweizer-fn.de/stoff/wkapazitaet/v2_wkapazitaet_fluessigkeit.htm

Ich weißt nicht was du zu Verfühung hast. Problem ist eben das Gefahrenpotential und der hohe Dampfdruck mancher Stoffe. Dadurch kannst du sie nicht weit genug erwärmen ohne dass sich Teile verflüchtigen.
Eine Möglichkeit wäre Olivenöl mit 1,97 Kj/Kg*K ist leicht verfügbar und hat nen Hohen Siedepunkt.

Will man es etwas genauer, verwendet man meistens ein Kalorimeter. Mit Hilfe eines Thermophors wird dann eine genau definierte Wärmemenge zugeführt und die Temperaturänderung aufgetragen. Damit könntest du die Wärmekapazitäten der einzelnen Stoffe bestimmen.