Berechnung des thermischen Gleichgewichts mit der Grundgleichung der Kalorimetrie

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Formal Metadata

Title
Berechnung des thermischen Gleichgewichts mit der Grundgleichung der Kalorimetrie
Subtitle
Übungsaufgabe 2
Title of Series
Part Number
Ü 02
Author
Contributors
License
CC Attribution - NonCommercial 3.0 Germany:
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Identifiers
Publisher
Release Date
2013
Language
German
Production Year
2013
Production Place
Jülich

Content Metadata

Subject Area
Keywords Physikalische Chemie Thermodynamik
Calorimetry
Block (periodic table) Calorimetry Polystyrene Wasserbad
Calorimetry Ton <Geologie> Death Terephthalsäure
Polystyrene Ton <Geologie> Terephthalsäure Tanning
River delta Ton <Geologie> Heat capacity Terephthalsäure Tanning
Polystyrene Calorimetry Human body temperature Ton <Geologie> Citronensäurezyklus Heat capacity Terephthalsäure Tanning
Species Terminal aerodrome forecast
Polystyrene
Eine Übungsaufgabe zum thermischen Gleichgewicht, bei der
wir die Grundgleichung der Kalorimetrie anwenden wollen. Zur Erinnerung: Wärme Q und Arbeit W sind Formen des Energieaustausches und in der Regel vom Weg abhängig. Jede Volumenänderung gegen einen äußeren Druck Jede Volumenänderung gegen einen äußeren Druck ist mit einer Volumenarbeit verbunden - berechnet wird diese als - p(ex) mal dV. Sensible Wärmen lassen sich nach der Gleichung C(p) mal dT berechnen. Genau diese Gleichungen benötigen wir für die Übungsaufgabe. Wir betrachten zwei Systeme - einen Polystyrolblock (Anfangstemperatur 50°C) und Wasser (Anfangstemperatur 20°C) Wir bringen beide Systeme in thermischen Kontakt und warten, bis sich das Gleichgewicht eingestellt
hat. Beide Systeme haben dann die
gleiche Temperatur; Wärme ist geflossen. Die Grundgleichung der Kalorimetrie lautet in diesem Falle Minus aufgenommene
Wärme des Wassers gleich abgegebene
Wärme des Polystyrols. Wir verwenden zur Berechnung beider Wärmemengen die eben genannte Gleichung für sensible Wärmen. Q = Integral C dT und vergessen nicht
das negative Vorzeichen (Nach der
Vorzeichenkonvention werden aufgenommene Wärmemengen positiv und abgegebene Wärmemengen negativ gewertet) Die Integration wird einfach, denn wir nehmen konstante
Wärmekapazitäten an. und erhalten C(PC) delta(T(PS)) = -C(W) delta(T(W))
die Grundgleichung der Kalorimetrie: Wärmekapazität System 1 mal Temperaturänderung System 1 gleich minus Wärmekapazität System 2 mal Temperaturänderung System 2. Wir können ausmultiplizieren, nach der Gleichgewichtstemperatur auflösen, und erhalten diese Gleichung. Hiermit können wir die Gleichgewichtstemperatur ermitteln. Wir benötigen die Wärmekapazitäten der beiden Systeme: 2,6 kJ/K für das Polystyrol und 41,8 kJ/mol für das Wasser. Wir setzen die Temperaturen in Kelvin ein: 323,15 K für Polystyrol, 293,15 K für Wasser, erhalten eine Mischungstemperatur von 294,91 K (knapp 295 K) Das Wasser hat seine Temperatur nur um 1,76 Kelvin erhöht hat und das
Polystyrol seine Temperatur um 28,24 K reduziert hat. Die ausgetauschte
Wärmemenge lässt sich auf zwei Arten berechnen - entweder als abgegebene oder aufgenommene Wärme - wir sollten zum gleichen Ergebnis kommen.
In diesem Beispiel habe ich die abgegebene Wärmemenge
berechnet: Wärmekapazität von Polystyrol (2,6 kJ/K) mal Temperaturänderung des Polystyrols (- 28 K) gleich - 73 kJ. Das
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