Wie kommt darauf, dass man 4,19 Joule braucht um 1g Wasser um 1 Kelvin zu erwärmen?
Ich bräuchte bitte die Rechnung dazu:D
3 Antworten
Das geht auf das mechanische Wärmeäquivalent zurück.
Die Energieeinheit Joule wird ursprünglich mechanisch definiert.
In einem Experiment kann man ermitteln wie viel Reibungsarbeit man aufbringen muss um 1 g Wasser um 1 K zu erwärmen. Und das sind genau die 4,19 J.
Ein Experiment dazu, was ich noch in der Schule gesehen habe, ist so aufgebaut, dass um einen rotierenden Zylinder, der mit Wasser gefüllt ist, ein Seil gewunden ist. An einem Ende des Seiles hängt eine bekannte Masse, so dass man weiß mit welcher Kraft das Seil an die Zylinderoberfläche gedrückt wird.
Die Rotationsgeschwindigkeit des Zylinders und seine Maße sind auch bekannt, also kann man berechnen mit welcher Geschwindigkeit die Seiloberfläche an der Zylinderoberfläche reibt.
Das wird so lange rotieren gelassen bis sich der Zylinder ausreichend erwärmt hat (ein paar Grad über Raumtemperatur, typischer Weise)
Aus der Temperaturdifferenz und der verrichteten Reibarbeit kann dann das Wärmeäquivalent berechnet werden.
Das ist die Wärmekapazität von Wasser und die wird gemessen und nicht berechnet.
Gibt zwar Modelle zur Berechnung der Wärmekapazität eines Stoffes aber die sind doch recht umfangreich. Im wesentlichen kommt es auf die Stärke der intermolekularen Kräfte an. Bei Wasser setzen sich diese hauptsächlich aus Dipol-Dipol und Wasserstoffbrückenbildung zusammen.
Beispielsweise beträgt die spezifische Wärmekapazität von flüssigem Wasser 4,182kJ/kg*K
Was soll man groß dazu sagen, du musst halt diese Konstante kennen, viel zu rechnen gibt es da nicht.