|
|
Differenz-Wärmekapazität, die Wärmemenge, die einem Körper zugeführt werden muss, um seine Temperatur bei einem bestimmten Temperaturniveau um 1K zu erhöhen. Die Wärmekapazität hängt also von der aktuellen Temperatur ab. Es ist das Produkt von spezifischer Wärme und Masse des Körpers. Spezifische Wärmekapazität, (Wärmekapazität oder Wärmekapazität ist eine messbare physikalische Größe, die dem Verhältnis der einem Objekt zugeführten Wärme zur resultierenden Temperaturänderung entspricht), die benötigt wird, um ein Gramm einer Substanz um 1K zu erhitzen. Wenn während der Erwärmung äußerer Druck auf den Körper einwirkt, muss bei der Ausdehnung des Körpers gearbeitet werden. Ein Teil der zugeführten Wärme wird für diesen Zweck genutzt. Daher ist es notwendig, bei der Volumenvergrößerung mehr Wärme hinzuzufügen, um eine gewisse Temperaturerhöhung zu erreichen. Werden zwei Körper mit unterschiedlichen Temperaturen in Kontakt gebracht, findet ein Wärmeaustausch statt, wobei der Körper mit der höheren Temperatur so viel Wärme abgibt, wie der Körper bei einer niedrigeren Temperatur aufnimmt. Bei der Verwendung von Mischregeln ist darauf zu achten, dass alle dem Gemisch ausgesetzten Körper, einschließlich Behälter wie z.B. Kalorimeter, berücksichtigt werden. Trotz Wärmedämmung gibt es immer einen Wärmestrom in oder au
s dem Kalorimeter. Die Menge der Störwärme muss gleich sein, um den Fehler
so gering wie möglich zu halten. 3. Bestimmung der Kalorimeter-Konstante K Zur Bestimmung von K wird eine Menge an heißem destilliertem Wasser (Masse m2, Temperatur T2) mit einer Menge an kaltem Wasser (m1, T1) im Kalorimeter vermischt. Dies führt zu einem thermischen Gleichgewicht bei (Thermodynamisches Gleichgewicht ist ein axiomatisches Konzept der Thermodynamik) der Mischtemperatur Tm. Da die vom Warmwasser abgegebene Wärmemenge Q gleich (2) Q = m2 – cw – (T2 Tm) m1 m2; T2 40°C; m1 200g, Gleichung (1) bis (3) m2 – cw – (T2 Tm) m1 – cw – (Tm T1) K – (Tm – T1) ist, aus der K berechnet werden kann. (4) cw = 4,187 JgK wird in diesem Temperaturbereich als konstant angenommen. Wird die Temperatur des Wassers im Kalorimeter – vor dem Mischvorgang (über 5 min alle 30 s) – während des Mischvorgangs (möglichst schnelle Bewässerung, alle 5 s) – nach dem Prozess (über 5 min alle 30 s) gemessen, ergibt sich die in Abb. 2a dargestellte Zeitkurve für ein ideales Kalorimeter. Da jedoch nur ein geringer Wärmeaustausch mit der Umgebung stattfindet, sinkt die Temperatur nach dem Mischvorgang (Abb. 2b). Es wird angenommen, dass die Temperatur T1 der Raumtemperatur TR entspricht.
Abb. 2a Abb. 2b Abb. 2: Temperaturverlauf während des Mischvorgangs in einem Ideal (2a) und einem verlustbehafteten Kalorimeter (2b).
Zur Bestimmung der Mischtemperatur ist wie in der Abbildung (Abb. 2b) zu verfahren (Bereich A1 = Bereich A2). Diese Bestimmung von Tm basiert auf der Annahme, dass der Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft durch einen konstanten Wärmedurchgangskoeffizienten beschrieben werden kann. (Der Wärmedurchgangskoeffizient bzw. Filmwirkungsgrad in der Thermodynamik und Mechanik ist die Proportionalitätskonstante zwischen dem Wärmestrom und der thermodynamischen Antriebskraft für den Wärmestrom 🙂 Achten Sie beim Einfüllen und Rühren darauf, dass sich keine Tropfen an der Innenwand bilden, da deren Masse enthalten ist, aber nicht zum Wärmeausgleich beitragen. Die Masse m1 und m2 Kalt- und Warmwasser wird am besten durch Wiegen des Kalorimeters (Ein Kalorimeter ist ein Objekt, das für die Kalorimetrie verwendet wird, oder der Prozess der Messung der Wärme von chemischen Reaktionen oder physikalischen Veränderungen sowie der Wärmekapazität) mit Thermometer und Rührer bestimmt! Die Bestimmung von K ist dreimal durchzuführen. Dann werden der Mittelwert und die Standardabweichung s (In der Statistik ist die Standardabweichung ein Maß, das zur Quantifizierung des Ausmaßes der Variation oder Streuung eines Satzes von Datenwerten verwendet wird) ermittelt. Verwenden Sie die Kalorimeter-Konstante fo (Eine Kalorimeter-Konstante ist eine Konstante, die die Wärmekapazität eines Kalorimeters quantifiziert) r weitere Tests.
4. Der Wirkungsgrad eines Gerätes, einer Anlage oder eines Lebewesens gibt an, welcher Anteil der zugeführten Energie in Nutzenergie umgewandelt wird. Formel:Einheit (Eine Formeleinheit in der Chemie ist die empirische Formel jeder festen Verbindung eines ionischen oder kovalenten Netzwerks, die als unabhängige Einheit für stöchiometrische Berechnungen verwendet wird): 1 oder in Prozent (%) Der Wirkungsgrad ist somit ein Maß für die Qualität der Energieumwandlung oder ein Maß für den Grad der Nutzbarkeit der zugeführten Energie. Sie ist immer kleiner als 1 oder kleiner als 100 %.
Berechnung des WirkungsgradesDer Wirkungsgrad kann mit den folgenden Gleichungen berechnet werden: Da die Nutzenergie, Arbeit oder Leistung immer kleiner ist als die verbrauchte (gelieferte) Energie, Arbeit oder Leistung, ist der Wirkungsgrad immer kleiner als 1 oder kleiner als 100 %.