Kalorimeter?
Wie rechne ich mit den Daten um die wärmeenergie zu bekommen? Also die Walnuss, die angezündet habe, wog 3.25g. Das Wasser wog 49.97g. Die Temperaturdifferenz beträgt 66.25°C. Spezifische wärmekapazität von Wasser ist 4190 J/(kg*K). Es soll auf Joule pro 100 Gramm Walnüsse hochgerechnet werden
2 Antworten
Ich verstehe es so, dass ihr eine Walnuss verbrannt habt und damit rund 50 g Wasser erwärmt habt, dass dadurch um rund 66 °C wärmer wurde.
Die Formel E = m * c * Delta T kennst du? Dafür sind alle Werte gegeben (schon auf die richtigen Einheiten achten, damit E mit Einheit Joule bei rauskommt).
Hiernach weißt du wie viel Joule du pro 3,25 g Walnüsse du hast. Das auf 100 g umzurechnen ist dann nur noch Dreisatz.
ca. 426 Kj bei 100g. Das ist viel zu wenig für Walnüsse
Ich komme zum gleichen Ergebnis.
Du nimmst wahrscheinlich den Nährwert als Bezug von rund 2800 kJ.
Dann überlege mal. Habt ihr Walnusskerne, nur deren Schale oder die ganze Frucht verbrannt (der Nährwert gilt nur für den Kern)?
Könnte es sein, dass es im Experiment Wärmeverluste gab, also nicht alle Wärme aus der Verbrennung im Wasser gelandet ist?
Vielleicht gibt es auch einen Messfehler: Zu spät gemessen, an falscher Stelle, das Messgerät selbst?
Überleg mal, was sich alles auf das Experiment auswirken kann.
Genau ein Walnusskern war es. Die Verluste hatte ich schon versucht zu berücksichtigen. Wir haben einen low cost Kalorimeter verwendet, weil wir eben nur Schüler sind. Als Behälter diente uns ein erlenmeyerkolben der 250ml Größe. Er wog ca. 80g und bestand aus borosilikatglas. Spezifische wärmekapazität ist 830 J/(kg*K). Temperaturdifferenz des Glases haben wir nicht gemessen, da es ein arduino Projekt war und wir nur einen Wärmemesser hatten. Ich schätze aber, dass es ca. 75°C temperaturdifferenz hatte. Wir haben das Glas noch mit alufolie isoliert, damit so wenig Wärme wie möglich verloren geht. Der erlenmeyerkolben war nicht geschlossen, also da verlieren wir wahrscheinlich schon eine Menge Energie und die Walnuss war ja nicht direkt ganz unten am erlenmeyerkolben dran, sondern da war schon ein bisschen Platz zwischen. Mit all diesen Faktoren sieht’s leider auch nicht besser aus. Es wär immer noch ein Verlust von ca. 2000 Kj und das scheint zu viel zu sein
Sehr gut.
Denk auch an die Wärmeübertragung. Ich kenne euren Versuchsaufbau nicht im Detail, vermute aber, dass die Walnuss unter dem Kolben verbrannt wurde und die aufsteigenden heißen Verbrennungsgase am Kolbenboden vorbei strömen. Überlege mal ob auf diese Weise überhaupt alle Wärme bis in den Kolben kommen kann oder ein Anteil in der Luft quasi verpufft.
Aus meiner Sicht geht es in diesen Experimenten nicht darum Literaturwerte nachzuweisen. Es geht darum zu erkennen, was alles Einfluss auf das Messergebnis hat oder haben könnte und wie das alles zusammen hängt.
Es wär nur schön gewesen Werte zu haben, die nicht komplett daneben liegen, aber ich denke, Sie haben da vollkommen recht. Es geht darum kritisch heranzugehen
Joa, das empfand ich früher auch so.
Heute findet ich es jedoch viel spannender herauszufinden, warum etwas nicht so ist, wie man es eigentlich erwarten würde. Dabei lernt mal viel mehr und zwar auch abseits der Physik. Beispielsweise lernt man auch nicht einfach alles stumpf zu glauben, was irgendjemand erzählt.
Wenn beispielsweise an Politiker damit wirbt eine Steuer zu senken, was der Wähler für gewöhnlich grundsätzlich toll findet, fragt man sich schon erstmal ob ein solches "Experiment" mehr Auswirkungen hat, als nur mehr Geld im eigenen Portemonnaie. Und evtl. kommt man dann zu dem Schluss, dass da eben mehr hinter steckt (so wie du jetzt überlegst, was alles deinen Messfehler erklären könnte) und man dass gar nicht gut finden würde.
Der erlenmeyerkolben war nicht geschlossen,
Mooooment.....heißt das, dass da die heißen Verbrennungsgase entweichen konnten? Dann sind da erhebliche Verluste aufgetreten, denn ein großer Teil des Heizwertes steckt in den Verbrennungsgasen. Wenn zusätzlich das entstandene Wasser nicht auskondensiert ist, bedeutet das zusätzliche Energieverluste (Differnez Heizwert - Brennwert). Und bei einem so großen Erlenmeierkolben muss man auch noch die Aufheizung des Kolbens und der Luft im Kolben mit berücksichtigen.
Wärmeaufnahme des Wassers:
Q = m * c * ∆T = 49,97 g * 4,190 J/(g*K) * 66,25 K = 13871 J
Wärmeabgabe der Walnuss:
Q = H = m * h = 13871 J
h = Q/m = 13871 J / 3,25 g = 4268 J/g = 426,8 kJ/100g
100gramm Walnüsse haben normalerweise mehr Kj. Also muss ja in meiner Messung irgendwas falsch sein. Aber wenn ich jetzt die Daten nach der temperaturdifferenz umstelle, also 2800000J/0.04997kg*4190J/(kg*K) dann komme ich auf 13373K. Das ist ein viel zu hoher Wärmeanstieg
100gramm Walnüsse haben normalerweise mehr Kj.
Stimmt.
Also muss ja in meiner Messung irgendwas falsch sein.
Stimmt auch.
Hast du die Wärmekapazität des Kalorimeters berücksichtigt?
es war ein erlenmeyerkolben. Also borosilikatglas sollte nicht viel am Ergebnis ändern
Hm, dann wüsste ich jetzt auch nicht, wo der Fehler steckt....
Ich komm halt auf unrealistische Werte und wollte daraufhin wissen, was andere so rauskriegen mit den Daten