Welche Temperatur hat das Wasser, wenn man 50ml siedendes (100°C) und 50ml (0°C) kaltes Wasser mischt?
Das 0°C Wasser ist gerade so noch flüssig.
Hat die Mischung am Ende dann 50°C Wassertemperatur?
3 Antworten
Die einfache Antwort: ja, so ungefähr.
Die komplizierte Antwort:
Die Wärmekapazität wird nach Gewicht bzw. Stoffmenge berechnet.
Die Dichte von Wasser ist: 999,84 kg/m3 bei 0°C und 958,35 kg/m3 bei 100°C
Startest du den Versuch bei 50ml Umgebungstemperatur und erhitzt/kühlst dann die Mengen, haben beide Behälter die gleiche Stoffmenge und das gleiche gewicht, jedoch unterschiedliche Volumina. Das Ergebnis ist dann exakt 50°C unter der Annahme, dass bei dem Versuch keine Energie verloren geht und daß keine Änderung von Aggregatszuständen stattgefunden hat (eis schmelzen).
Hast du bereits zwei Behälter mit kaltem und heißem Wasser und entnimmst von dort die 50ml ab, dann erhälst du:
* 49,992 g kaltes Wasser sowie
* 47,9175 g heißes Wasser.
Geht man bei der Vermischung davon aus, dass keine Energie verloren geht, erhälst du eine Mischtemperatur von 48,94°C
Die Formel gibt es auch öffentlich im Internet:
Ja, sehr gut die beiden Überlegungen!!! Und: nichts der Intuition überlassen und lieber konsequent den Energiesatz anwenden. Dann bringen auch Mischungen mit 3 oder mehr Flüssigkeiten keine Unruhe!
wahrscheinlich etwas weniger, Verluste gibt es immer
Wenn man mit konstanter Wärmekapazität rechnet, ja.
Wenn man berücksichtigt, dass kaltes Wasser eine geringfügig höhere Wärmekapzität hat als heißes, wird die Temperatur etwas unter 50°C liegen.
Ein sehr guter Punkt, welchen ich bei meiner Erklärung ignoriert habe. Aus https://de.wikibooks.org/wiki/Tabellensammlung_Chemie/_Stoffdaten_Wasser entnehme ich jedoch auch eine erhöhte spezifische Wärmekapazität unterhalb des Siedepunktes, was vermutlich auf die anomale Eigenschaft von Wasser zurückzuführen ist. Wenn du deinen Versuch theoretisch oder extrem genau praktisch durchführen willst, wäre also die exakte kenntnis der Temperatur des Wassers von unschätzbarem Wert.