Versuchsanleitung W3 - Flammentemperatur

Aufgabe:

Bestimme über einen Mischungsversuch die Flammentemperatur eines Gaskochers

Vorbetrachtungen:

1. Wiederhole mit dem Lehrbuch S. 200 bis S. 202 den Zusammenhang von abgegebener und aufgenommener Energie beim Vermischen von Stoffen, die unterschiedliche Temperatur haben. Forme die Gleichung  so um, dass sich eine veränderte Gleichung ergibt, aus der sich z.B.

   1. _m

   2. c₂ berechnen lässt.

   Beachte: m₁, c₁, ₁ - Werte des Stoffes mit höherer Temperatur m_2, c_{2, 2} - Werte des Stoffes mit niedrigerer Temperatur _m - Mischtemperatur.

2. Welche Mischungstemperatur ergibt sich, wenn man 40 g Kupfer, das eine Temperatur von 40°C hat, in 100 g Wasser taucht, welches die Raumtemperatur von 20°C besitzt?

3. Vergleiche feste Stoffe und Flüssigkeiten mit Hilfe des Teilchenmodells. Erläutere die Veränderungen von Geschwindigkeit der Teilchen, Schwingungsweite, innerer Energie, Temperatur, wenn ein wärmerer fester Stoff in eine kühlere Flüssigkeit getaucht wird.

4. Warum sagt man, dass Energie eigentlich nicht verloren gehen kann? Welche Energieumwandlungen finden bei folgenden Prozessen statt:

   • ein Auto fährt

   • Wasserkraftwerk ist in Betrieb

   • Fahrraddynamo wird am Reifen bewegt

   • ein Metallstück wird mit dem Hammer bearbeitet

Geräte und Hilfsmittel:

Gaskocher, 3 Metallstücke, Waage, Becherglas, Thermometer, Handschuhe, Brille

Versuchsanordnung:

Arbeitsanweisungen:

1. Vorsicht beim Erwärmen des Metallstückes und Eintauchen in das Wasser - Verbrennungsgefahr (Schutzhandschuhe und Brille tragen!!!!)

2. Bestimme die spezifische Wärmekapazität (Tabellen) und die Massen der Metallstücke sowie die Masse und Temperatur der ersten Wassermenge.

3. Erwärme das 1.Metallstück in der Flamme. Nach kurzer Zeit hat es die Temperatur der Flamme bereits angenommen, da Metalle gute Wärmeleiter sind.

4. Das glühende Metallstück wird ins Wasserbad getaucht. Die Mischungstemperatur kann nach dem Umrühren bestimmt werden. Zügig arbeiten, da Wärmeverluste auftreten.

5. Wiederhole den Versuch für zwei andere Wassermengen mit jeweils anderen Metallstücken, nachdem das Gefäß unter fließendem Wasser wieder Ausgangstemperatur angenommen hat.

6. Berechne aus der Gleichung für alle drei Versuche die Anfangstemperatur, die das erwärmte Metallstück hatte. Berechne einen Mittelwert. Welchen Näherungswert findest Du damit für die Flammentemperatur?>

Tipp:Weitere Hinweise, insbesondere zu Versuchsfehlern, sind im Internet unter folgender Adresse zu finden:www.physik.uni-muenchen.de/leifiphysik/web_ph09/versuche/07mischversuche/flammentemp.htm

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