Klasse 9: Energie, Leistung und Radioaktivität | T. Pawletko | HvGG | Datum:
Experiment: Thermische Energie
1. Aufbau/ Hypothese
| Menge | Material | Menge | Material |
|---|---|---|---|
| 1 | Thermobecher | 1 | Thermometer |
| 1 | Waage | 1 | Stoppuhr |
| 1 | Tauchsieder | 1 | - |
.
Hypothese: Formuliere eine Gesetzmäßigkeit, die du bei diesem Experiment untersuchen möchtest.
2. Beobachtung/ Messung
- Leg einen Tauchsieder in den Thermobecher und fülle ihn mit Wasser auf, so dass der Tauchsieder vollständig bedeckt ist.
- Bestimm die Masse des Wassers in Gramm jetzt oder davor.
- Leg ein Thermometer ins Wasser.
- Schalte den Tauchsieder ein und notiere alle 60 Sekunden die Temperatur des Wassers.
- Berechne aus der Arbeitszeit des Tauchsieders die Übertragene thermische Energie ∆E in jeder Messreihe. Die Energie wird vom Anfang bis zum Zeitpunkt der jeweiligen Messreihe gerechnet.
- Berechne die Temperaturerhöhung ∆T vom Anfang bis zum Zeitpunkt der jeweiligen Messreihe.
Das Experiment beschäftigt sich mit der Formel für die übertragene thermische Energie
\[\Delta E_{th} = m \cdot c \cdot \Delta T \]
Wir benutzen zum Erwärmen von Wasser einen Tauchsieder. Der Tauchsieder arbeitet mit einer Leistung von 300 W. Das bedeutet, dass pro Sekunde 300 J Energie an das Wasser übertragen werden.
Messung 1
Tabelle Messung 1. Masse des Wassers: m = ____ g ist ist bei jeder Messreihe gleich.
| Nr. | T [°C] | ∆T [K] | t [s] | ∆E [J] |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 0 | 0 | ||
| 2 | ||||
| 3 | ||||
| 4 | ||||
| 5 | ||||
| 6 |
- Fülle den Thermobecher mit Wasser auf und bestimme die Masse des Wassers in Gramm.
- Lege einen Tauchsieder und ein Thermometer ins Wasser und schalte den Tauchsieder ein.
- Miss die Zeit, in der sich das Wasser um 10 Grad Celsius erwärmt hat.
- Führe den Versuch noch drei Mal mit jeweils einer anderen Menge Wasser.
Messung 2
Tabelle Messung 2. Erwärmung des Wassers um ∆T = ____ K ist bei jeder Messreihe gleich.
| Nr. | m [g] | t [s] | ∆E [J] |
|---|---|---|---|
| 1 | |||
| 2 | |||
| 3 | |||
| 4 |
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3. Auswertung/ Interpretation
- Zeichne ein ∆E - ∆T Diagramm (∆E y-Achse, ∆T x-Achse) für die Messung 1
- Zeichne ein ∆E - m Diagramm (∆E y-Achse, m x-Achse) für die Messung 2
- Hat sich deine Hypothese bestätigt?
- Erkläre warum bei beiden Messungen Geraden entstanden sind.
- Bestimm die spezifische Wärmekapazität des Wassers und vergleiche mit ihrem Buchwert c=4,19 kJ/K kg. Bestimm dafür die prozentuale Abweichung deines Messwertes von ihrem Buchwert. Abweichung unter 5% deutet im Schulkontex auf eine ordentliche Messung.