Kalorimetrie

Die Reaktion gibt ihre Wärme an eine bekannte Menge Wasser ab — deren Temperaturänderung verrät die Wärme.

• Kalorimeter:wärmeisoliertes Gefäß (Dewargefäß, Styroporbecher) mit Thermometer und Rührer — näherungsweise ein isoliertes System.
• Messgröße:\(\Delta T = T_{\text{max}} - T_{\text{start}}\); eine Differenz in °C ist gleich groß in K.
• Wärme im Wasser:\(Q_W = c\cdot m\cdot\Delta T\)
• Wärmekapazität:\(c(\text{Wasser}) = 4{,}19\ \mathrm{J\,g^{-1}\,K^{-1}}\); verdünnte Lösungen rechnet man wie Wasser mit \(1\ \mathrm{g}\) pro \(\mathrm{mL}\).
• Energieerhaltung:Das Wasser nimmt auf, was die Reaktion abgibt: \(Q_R = -Q_W\).

Herleitung:

• Vorperiode:Temperatur schon vor dem Start messen, damit \(T_{\text{start}}\) sicher ist.
• Temperatur-Zeit-Kurve:nach dem Zugeben Temperatur in festen Abständen notieren; \(T_{\text{max}}\) ist der höchste Wert.
• Nachperiode:Danach sinkt \(T\) langsam, weil das Kalorimeter Wärme an die Umgebung verliert.
• Masse \(m\):Masse der gesamten Lösung im Kalorimeter, nicht nur eines Edukts.
• Stoffmenge \(n\):vom Edukt, das vollständig reagiert: \(n = c\cdot V\) bzw. \(n = m/M\).
• Fehlerquellen:Wärmeverluste und Wärmeaufnahme von Becher und Thermometer — der gemessene Betrag von \(\Delta_rH\) fällt meist zu klein aus.

Wähle einen Versuch und starte ihn mit ▶. Ziehe danach den Ablesepunkt auf der Kurve (oder Pfeiltasten ←/→) zur höchsten Temperatur — die Lupe am Thermometer zeigt den genauen Wert, \(Q\) und \(\Delta_rH\) folgen.

Halte fest: Aus \(\Delta T\), \(m\) und \(n\) folgt \(\Delta_rH\) — ein Temperaturanstieg bedeutet eine exotherme Reaktion, und Wärmeverluste machen den Messwert betragsmäßig zu klein.