Chemische Experimente    

Experiment des Monats
März 2007

Spezifische Wärmekapazität von Metallen


Durch diesen einfachen Versuch können spezifische Wärmekapazitäten von Metallen bestimmt werden.

Experiment des Monats Experiment des Monats

Geräte und Chemikalien:
kleine Würfel oder Zylinder aus verschiedenen Metallen (z.B. Kupfer, Eisen, Aluminium), Plastikbecher, Becherglas, Bunsenbrenner oder Heizplatte, Temperaturmeßgerät, Tiegelzange (die Enden zur Wärmeisolation mit Silikonschlauch überziehen).

Durchführung:
Die Masse der Metallproben wird gewogen. In einen Plastikbecher werden 75-100 ml Wasser genau eingewogen. Den Becher in einen zweiten stellen (dient zur Isolierung) und die Anfangs-Temperatur messen.
Die Metallproben in ein Becherglas mit Wasser geben, das Wasser bis zum Sieden erhitzen und die Temperatur messen. Mit der isolierten Tiegelzange eine Metallprobe aus dem siedenden Wasser nehmen und unverzüglich in den Becher mit kaltem Wasser geben. Nun die Temperaturdifferenz bestimmen.

Auswertung:
Zunächst wird die Wärmemenge Q bestimmt, die vom Metall auf das Wasser übertragen wurde:
   Q = m(Wasser) · ΔT(Wasser) · cp(Wasser)
ΔT(Wasser) ist die Temperaturdifferenz im Wasserbecher vor und nach der Zugabe der Metallprobe
cp(Wasser) = 4,183 J/g·K
daraus kann die spezifische Wärmekapazität des Metalls bestimmt werden:
   cp(Metall) = Q / m(Metall) · ΔT(Metall)
ΔT(Metall) bezeichnet die Temperaturänderung des Metalls, also die Differenz zwischen kochendem Wasser und Endtemperatur von Wasser + Metall.

Literaturwerte:
cp(Cu) = 0,385 J/g·K
cp(Fe) = 0,449 J/g·K
cp(Al) = 0,897 J/g·K
CRC Handbook of Chemistry and Physics, 78th Ed. (1997/98)

Literatur & Links:
W. Jansen & I. Melle: "Handbuch der experimentellen Chemie - Sekundarbereich II, Band 7: Energetik" (im Druck)
C. Neu & K. Fischer: "Energetik" (Skript zur Lehrerfortbildung am LFBZ Frankfurt/Main), 2007

Herrn Dr. Christoph Neu, Institut für Didaktik der Chemie, J.W.Goethe-Universität Frankfurt am Main, danke ich sehr herzlich für die Unterstützung.


Februar 2007: Gedächtnis der Joghurt-Becher

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Seite erstellt am: Mittwoch, 28. Februar 2007, A. Schunk, Institut für Didaktik der Chemie, Johann Wolfgang Goethe Universität Frankfurt am Main.

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