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2026-07-28T10:50:25Z

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{{T}}

{{BR}}
= Kalorimetrie - Physik =

[[Datei:Drawing-kalorimeter.svg|500px|rahmenlos|center]]

{{BR}}
= Einleitung =

Die '''Kalorimetrie''' beschäftigt sich mit der Messung von [[Wärme|Wärmemengen]]. Dazu beobachtest Du meist, wie sich die [[Temperatur]] eines Stoffes verändert. Ein möglichst gut isoliertes Gefäß, das [[Kalorimeter]], hilft dabei, den Wärmeaustausch mit der Umgebung klein zu halten.

Kalorimetrische Messungen beantworten zum Beispiel folgende Fragen: Wie viel Energie braucht man zum Erwärmen von Wasser? Welche [[Spezifische Wärmekapazität|spezifische Wärmekapazität]] besitzt ein Metall? Welche Temperatur entsteht beim Mischen von warmem und kaltem Wasser? Wie viel Energie wird bei einer Verbrennung frei?

{| class="wikitable" style="margin:auto"
! Nach diesem aiMOOC kannst Du …
|-
| Wärme und Temperatur voneinander unterscheiden.
|-
| mit <math>Q=m\cdot c\cdot \Delta T</math> rechnen.
|-
| eine Wärmebilanz aufstellen.
|-
| Mischungstemperaturen bestimmen.
|-
| einfache kalorimetrische Versuche planen und auswerten.
|-
| Messfehler erkennen und begründen.
|}

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=1eefLf7crpk |500|center}}

{{BR}}
= Grundidee der Kalorimetrie =

'''Temperatur''' beschreibt den thermischen Zustand eines Körpers. '''Wärme''' ist dagegen Energie, die aufgrund eines Temperaturunterschieds übertragen wird. Bringt man einen warmen und einen kalten Körper in Kontakt, fließt Energie vom wärmeren zum kälteren Körper. Der Austausch endet im [[Thermisches Gleichgewicht|thermischen Gleichgewicht]] bei einer gemeinsamen Temperatur.

Für eine gute Messung soll das Kalorimeter:

# [[Wärmedämmung|Wärmeaustausch verringern]]: Eine Isolierung reduziert Energieverluste an die Umgebung.
# [[Temperaturmessung|Temperaturen erfassen]]: Ein Thermometer oder Temperatursensor misst Anfangs- und Endtemperatur.
# [[Durchmischung|gleichmäßig durchmischen]]: Ein Rührer verhindert große Temperaturunterschiede innerhalb der Flüssigkeit.
# [[Energiebilanz|eine Bilanz ermöglichen]]: Abgegebene und aufgenommene Wärmemengen werden miteinander verglichen.

[[Datei:Coffee cup calorimeter pic.jpg|450px|rahmenlos|center]]

Ein einfacher Isolierbecher kann im Schulversuch als Kalorimeter dienen. Auch das Gefäß, der Deckel, der Rührer und das Thermometer nehmen Wärme auf. Bei genaueren Rechnungen muss diese Wärmekapazität berücksichtigt werden.

{{BR}}
= Physikalische Größen und Formeln =

{| class="wikitable" style="margin:auto"
! Größe
! Formelzeichen
! Einheit
! Bedeutung
|-
| Wärmemenge
| <math>Q</math>
| Joule <math>\mathrm{J}</math>
| übertragene Energie
|-
| Masse
| <math>m</math>
| Kilogramm <math>\mathrm{kg}</math>
| Stoffmenge nach Masse
|-
| Temperaturänderung
| <math>\Delta T</math>
| Kelvin <math>\mathrm{K}</math>
| Differenz aus End- und Anfangstemperatur
|-
| Wärmekapazität
| <math>C</math>
| <math>\mathrm{\frac{J}{K}}</math>
| Wärmebedarf eines ganzen Körpers pro Temperaturänderung
|-
| spezifische Wärmekapazität
| <math>c</math>
| <math>\mathrm{\frac{J}{kg\cdot K}}</math>
| massenbezogene Wärmekapazität eines Stoffes
|}

{{BR}}
== Wärmekapazität eines Körpers ==

Die Wärmekapazität <math>C</math> gibt an, wie viel Wärme ein ganzer Körper für eine Temperaturänderung benötigt:

<math display="block">C=\frac{Q}{\Delta T}</math>

Daraus folgt:

<math display="block">Q=C\cdot \Delta T</math>

Ein großer Körper besitzt bei gleichem Material meist eine größere Wärmekapazität als ein kleiner Körper.

{{BR}}
== Spezifische Wärmekapazität ==

Die spezifische Wärmekapazität <math>c</math> ist eine Stoffeigenschaft. Für eine Erwärmung oder Abkühlung ohne Phasenübergang gilt näherungsweise:

<math display="block">Q=m\cdot c\cdot \Delta T</math>

Dabei ist:

<math display="block">\Delta T=T_{\mathrm{Ende}}-T_{\mathrm{Anfang}}</math>

Bei Temperaturdifferenzen haben ein Kelvin und ein Grad Celsius denselben Zahlenwert. Eine Änderung von <math>20\,^\circ\mathrm{C}</math> auf <math>25\,^\circ\mathrm{C}</math> entspricht deshalb <math>5\,\mathrm{K}</math>.

{| class="wikitable" style="margin:auto"
! Stoff
! Näherungswert für <math>c</math>
|-
| Wasser
| <math>4180\,\mathrm{\frac{J}{kg\cdot K}}</math>
|-
| Aluminium
| <math>900\,\mathrm{\frac{J}{kg\cdot K}}</math>
|-
| Eisen
| <math>450\,\mathrm{\frac{J}{kg\cdot K}}</math>
|-
| Kupfer
| <math>385\,\mathrm{\frac{J}{kg\cdot K}}</math>
|-
| Blei
| <math>130\,\mathrm{\frac{J}{kg\cdot K}}</math>
|}

Wasser kann pro Kilogramm und Kelvin deutlich mehr Energie aufnehmen als viele Metalle. Deshalb erwärmt sich ein gleich schweres Metallstück bei gleicher Energiezufuhr meist stärker als Wasser.

[[Datei:Calorimeter copper with wooden box.jpg|450px|rahmenlos|center]]

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=u3IQNnYWZsM |500|center}}

{{BR}}
= Die Wärmebilanz =

In einem ideal isolierten System bleibt die Energie erhalten. Die Summe aller aufgenommenen und abgegebenen Wärmemengen ist null:

<math display="block">\sum_i Q_i=0</math>

Dabei kann man aufgenommene Wärme positiv und abgegebene Wärme negativ zählen. Gleichwertig gilt:

<math display="block">Q_{\mathrm{abgegeben}}=Q_{\mathrm{aufgenommen}}</math>

Diese Beziehung ist eine Anwendung des [[Energieerhaltungssatz|Energieerhaltungssatzes]].

{{BR}}
== Mischung zweier Körper ==

Ein warmer Körper 1 gibt Wärme ab, ein kalter Körper 2 nimmt Wärme auf. Ohne Verluste und ohne Berücksichtigung des Gefäßes gilt:

<math display="block">m_1c_1(T_1-T_\mathrm{m})=m_2c_2(T_\mathrm{m}-T_2)</math>

<math>T_\mathrm{m}</math> ist die gemeinsame Mischungstemperatur. Sie liegt bei einem einfachen Mischungsversuch zwischen den beiden Anfangstemperaturen.

Für zwei Mengen desselben Stoffes vereinfacht sich die Gleichung zur [[Richmannsche Mischungsregel|Richmannschen Mischungsregel]]:

<math display="block">T_\mathrm{m}=\frac{m_1T_1+m_2T_2}{m_1+m_2}</math>

{{BR}}
== Beispiel zur Mischungstemperatur ==

Es werden <math>0{,}20\,\mathrm{kg}</math> Wasser mit <math>80\,^\circ\mathrm{C}</math> und <math>0{,}30\,\mathrm{kg}</math> Wasser mit <math>20\,^\circ\mathrm{C}</math> gemischt. Verluste und die Wärmekapazität des Gefäßes werden zunächst vernachlässigt.

<math display="block">T_\mathrm{m}=\frac{0{,}20\cdot 80+0{,}30\cdot 20}{0{,}20+0{,}30}\,^\circ\mathrm{C}</math>

<math display="block">T_\mathrm{m}=44\,^\circ\mathrm{C}</math>

Das Ergebnis liegt näher bei <math>20\,^\circ\mathrm{C}</math>, weil die kalte Wassermasse größer ist.

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=4wvBi9IIgSY |500|center}}

{{BR}}
= Wärmekapazität des Kalorimeters =

Ein reales Kalorimeter nimmt selbst Wärme auf. Seine Wärmekapazität wird häufig als '''Kalorimeterkonstante''' <math>C_\mathrm{K}</math> bezeichnet:

<math display="block">Q_\mathrm{K}=C_\mathrm{K}\cdot \Delta T</math>

Bei einer Mischung aus warmem Körper, Wasser und Kalorimeter lautet die Bilanz zum Beispiel:

<math display="block">Q_{\mathrm{Körper}}+Q_{\mathrm{Wasser}}+Q_\mathrm{K}=0</math>

Die Kalorimeterkonstante kann durch eine Kalibrierung bestimmt werden. Dazu mischt man bekannte Wassermassen mit bekannten Temperaturen und vergleicht die gemessene Mischungstemperatur mit der idealen Rechnung.

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=fIiHcJ0V0lc |500|center}}

{{BR}}
= Experiment: Spezifische Wärmekapazität eines Festkörpers =

Ein Metallkörper wird in heißem Wasser auf eine bekannte Temperatur gebracht. Danach wird er schnell in ein Kalorimeter mit kühlerem Wasser überführt. Aus der Mischungstemperatur lässt sich die spezifische Wärmekapazität des Metalls bestimmen.

'''Sicherheit:''' Arbeite mit heißem Wasser, Glasgeräten und elektrischen Heizgeräten nur unter Aufsicht einer Lehrkraft. Trage eine Schutzbrille und benutze eine geeignete Zange.

{{BR}}
== Benötigte Geräte ==

# [[Kalorimeter]]: gut isolierter Becher mit Deckel
# [[Thermometer]]: möglichst schnell reagierender Temperatursensor
# [[Waage]]: zur Bestimmung der Massen
# [[Metallkörper]]: zum Beispiel Aluminium, Eisen oder Kupfer
# [[Wasserbad]]: zum Erwärmen des Metallkörpers
# [[Rührer]]: für eine gleichmäßige Temperatur

{{BR}}
== Durchführung ==

# Bestimme die Masse des Metallkörpers und die Masse des Wassers.
# Miss die Anfangstemperatur des Wassers im Kalorimeter.
# Erwärme den Metallkörper im Wasserbad und bestimme seine Temperatur.
# Überführe den Körper zügig in das Kalorimeter und schließe den Deckel.
# Rühre vorsichtig und notiere die höchste beziehungsweise ausgeglichene Temperatur.
# Werte die Messung mit einer Wärmebilanz aus.

Für die Auswertung gilt:

<math display="block">m_\mathrm{M}c_\mathrm{M}(T_\mathrm{M}-T_\mathrm{m})=(m_\mathrm{W}c_\mathrm{W}+C_\mathrm{K})(T_\mathrm{m}-T_\mathrm{W})</math>

Nach <math>c_\mathrm{M}</math> aufgelöst:

<math display="block">c_\mathrm{M}=\frac{(m_\mathrm{W}c_\mathrm{W}+C_\mathrm{K})(T_\mathrm{m}-T_\mathrm{W})}{m_\mathrm{M}(T_\mathrm{M}-T_\mathrm{m})}</math>

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=LDj3lBoWh3w |500|center}}

{{BR}}
= Elektrische Kalorimetrie =

Wird ein Stoff mit einem elektrischen Heizer erwärmt, kann die zugeführte elektrische Energie über Spannung, Stromstärke und Zeit bestimmt werden:

<math display="block">Q_\mathrm{el}=U\cdot I\cdot t</math>

Mit der elektrischen Leistung <math>P=U\cdot I</math> gilt auch:

<math display="block">Q_\mathrm{el}=P\cdot t</math>

Im idealen Fall folgt:

<math display="block">UIt=m c\Delta T</math>

Daraus kann man <math>c</math> bestimmen:

<math display="block">c=\frac{UIt}{m\Delta T}</math>

In einem realen Versuch erwärmen sich zusätzlich Heizspirale, Gefäß und Thermometer. Außerdem wird Wärme an die Umgebung abgegeben.

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=NwgeM2ANjzk |500|center}}

{{BR}}
= Beispiel: Wasser elektrisch erwärmen =

Eine Masse von <math>0{,}50\,\mathrm{kg}</math> Wasser soll um <math>20\,\mathrm{K}</math> erwärmt werden.

<math display="block">Q=m c\Delta T</math>

<math display="block">Q=0{,}50\,\mathrm{kg}\cdot 4180\,\mathrm{\frac{J}{kg\cdot K}}\cdot 20\,\mathrm{K}</math>

<math display="block">Q=41800\,\mathrm{J}=41{,}8\,\mathrm{kJ}</math>

Ein idealer Heizer mit <math>300\,\mathrm{W}</math> benötigt dafür:

<math display="block">t=\frac{Q}{P}=\frac{41800\,\mathrm{J}}{300\,\mathrm{J/s}}\approx 139\,\mathrm{s}</math>

In der Praxis dauert es länger, weil nicht die gesamte elektrische Energie im Wasser gespeichert wird.

{{BR}}
= Kalorimetrie bei Phasenübergängen =

Beim Schmelzen, Verdampfen, Erstarren oder Kondensieren kann ein Stoff Wärme aufnehmen oder abgeben, ohne dass sich seine Temperatur während des Übergangs ändert. Diese Energie heißt [[Latente Wärme|latente Wärme]].

<math display="block">Q=m\cdot L</math>

<math>L</math> ist die spezifische Umwandlungswärme. Für das Schmelzen wird häufig <math>L_\mathrm{S}</math>, für das Verdampfen <math>L_\mathrm{V}</math> verwendet.

[[Datei:Water temperature vs heat added.svg|600px|rahmenlos|center]]

Waagerechte Bereiche einer Erwärmungskurve zeigen Phasenübergänge. Die zugeführte Energie verändert dort vor allem die Bindungsverhältnisse im Stoff und nicht die Temperatur.

[[Datei:Ice calorimeter.jpg|450px|rahmenlos|center]]

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=z80ibyMibJs |500|center}}

{{BR}}
= Bombenkalorimeter =

Ein [[Bombenkalorimeter]] misst die bei einer vollständigen Verbrennung frei werdende Energie. Eine Probe verbrennt in einem druckfesten Behälter mit Sauerstoff. Die frei werdende Wärme erwärmt das umgebende Wasser und die Apparatur.

[[Datei:Bomb calorimeter scheme.png|550px|rahmenlos|center]]

Aus der Temperaturänderung und der bekannten Wärmekapazität des gesamten Systems wird die Verbrennungsenergie berechnet:

<math display="block">Q=C_\mathrm{ges}\cdot \Delta T</math>

Bombenkalorimeter werden unter anderem zur Untersuchung von Brennstoffen und Lebensmitteln eingesetzt. Ein solcher Versuch gehört wegen Druck, Sauerstoff und Verbrennung ausschließlich in ein geeignetes Labor.

[[Datei:Oxygen Bomb Calorimeter.jpg|450px|rahmenlos|center]]

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=UeGD_1yGExE |500|center}}

{{BR}}
= Historischer Bezug: Joules Experiment =

[[James Prescott Joule]] zeigte mit Rührversuchen, dass mechanische Arbeit in innere Energie umgewandelt werden kann. Fallende Gewichte trieben Schaufeln in Wasser an. Durch die Reibung stieg die Wassertemperatur geringfügig an. Das Experiment unterstützte die Vorstellung, dass Wärme keine eigene Substanz, sondern eine Form der Energieübertragung ist.

[[Datei:Joule Apparatus.jpg|500px|rahmenlos|center]]

Die Verbindung von mechanischer Arbeit und Wärme ist ein wichtiger Baustein des [[Erster Hauptsatz der Thermodynamik|ersten Hauptsatzes der Thermodynamik]].

{{BR}}
= Messwerte und Temperatur-Zeit-Diagramm =

Bei einer Messung sollte die Temperatur nicht nur einmal, sondern regelmäßig erfasst werden. In einem Temperatur-Zeit-Diagramm kannst Du erkennen, wann sich ein Gleichgewicht einstellt und wie stark der Wärmeaustausch mit der Umgebung ist.

Bei genauen Messungen wird der ideale Temperaturwert oft durch eine Extrapolation abgeschätzt. Dazu betrachtet man den Temperaturverlauf vor und nach dem Mischvorgang und korrigiert den Einfluss der Umgebung näherungsweise.

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=CXR-4xxoq7U |500|center}}

{{BR}}
= Typische Messfehler =

{| class="wikitable" style="margin:auto"
! Fehlerquelle
! Wirkung
! Verbesserung
|-
| Wärmeaustausch mit der Umgebung
| gemessene Temperaturänderung wird meist zu klein
| besser isolieren und zügig arbeiten
|-
| verspätete Temperaturmessung
| Maximum oder Gleichgewicht wird verfehlt
| kontinuierlich messen
|-
| unvollständiges Durchmischen
| Sensor misst nur eine lokale Temperatur
| vorsichtig und gleichmäßig rühren
|-
| Wasser haftet am heißen Körper
| zusätzliche Wärme und Masse gelangen in das Kalorimeter
| Körper kurz abtropfen und Vorgehen dokumentieren
|-
| ungenaue Massen
| Wärmemengen werden falsch berechnet
| geeignete Waage verwenden
|-
| Kalorimeterwärme vernachlässigt
| Stoffwert wird systematisch verfälscht
| Kalorimeterkonstante bestimmen
|-
| Wärmeverlust beim Überführen
| heißer Körper startet im Kalorimeter kälter als angenommen
| schnell und sicher überführen
|}

Eine gute Auswertung nennt nicht nur einen Zahlenwert, sondern auch Annahmen, Messunsicherheiten und mögliche systematische Fehler.

{{BR}}
= Merksätze =

# [[Wärme]]: Wärme ist übertragene Energie aufgrund eines Temperaturunterschieds.
# [[Spezifische Wärmekapazität]]: Es gilt näherungsweise <math>Q=m c\Delta T</math>.
# [[Wärmebilanz]]: In einem isolierten System ist die Summe aller Wärmebeiträge null.
# [[Mischungstemperatur]]: Sie liegt ohne Phasenübergang zwischen den Anfangstemperaturen.
# [[Kalorimeterkonstante]]: Auch die Apparatur nimmt Wärme auf.
# [[Phasenübergang]]: Während eines Phasenübergangs kann Energie übertragen werden, ohne dass die Temperatur steigt.

{{BR}}
= Interaktive Aufgaben =

{{BR}}
== Quiz: Teste Dein Wissen ==

{{MC}}

'''Was wird in der Kalorimetrie bestimmt?'''
(Wärmemengen)
(!Lichtstärken)
(!elektrische Ladungen)
(!Schallfrequenzen)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Formel beschreibt die Erwärmung eines Körpers ohne Phasenübergang?'''
(Q gleich m mal c mal Delta T)
(!Q gleich m geteilt durch c)
(!Q gleich c geteilt durch Delta T)
(!Q gleich U geteilt durch I)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Einheit hat die spezifische Wärmekapazität?'''
(Joule pro Kilogramm und Kelvin)
(!Joule pro Sekunde)
(!Kilogramm pro Joule)
(!Kelvin pro Watt)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''In welche Richtung fließt Wärme bei direktem Kontakt?'''
(Vom wärmeren zum kälteren Körper)
(!Vom kälteren zum wärmeren Körper)
(!Immer nach oben)
(!Immer zum Körper mit der kleineren Masse)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Beziehung gilt in einem ideal isolierten Kalorimeter?'''
(Die Summe aller Wärmebeiträge ist null)
(!Die Temperatur bleibt für jeden Körper unverändert)
(!Die Masse des warmen Körpers verschwindet)
(!Die Wärmekapazität wird null)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Wo liegt die Mischungstemperatur zweier Wassermengen ohne Phasenübergang?'''
(Zwischen den Anfangstemperaturen)
(!Immer über beiden Anfangstemperaturen)
(!Immer unter beiden Anfangstemperaturen)
(!Immer bei null Grad Celsius)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was beschreibt die Kalorimeterkonstante?'''
(Die Wärmekapazität der Apparatur)
(!Die Masse des Thermometers)
(!Die Dauer des Versuchs)
(!Den Luftdruck im Raum)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Wie berechnet man die elektrische Energie eines Heizvorgangs?'''
(Q gleich U mal I mal t)
(!Q gleich U plus I plus t)
(!Q gleich U geteilt durch I)
(!Q gleich I geteilt durch t)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was kann während eines Phasenübergangs trotz Energiezufuhr konstant bleiben?'''
(Die Temperatur)
(!Die Masse)
(!Die Energie)
(!Der Aggregatzustand)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Maßnahme verbessert einen kalorimetrischen Versuch?'''
(Das Gefäß gut isolieren)
(!Den Deckel dauerhaft offen lassen)
(!Auf das Rühren verzichten)
(!Die Masse nur schätzen)

{{E}}
<br>

{{BR}}
== Memory ==

<div class="memo-quiz">
{|
|-
| Kalorimetrie || Messung von Wärmemengen
|-
| Wärmekapazität || Wärmebedarf eines ganzen Körpers
|-
| Spezifische Wärmekapazität || Massenbezogene Stoffeigenschaft
|-
| Mischungstemperatur || Gemeinsame Endtemperatur
|-
| Kalorimeterkonstante || Wärmekapazität der Apparatur
|-
| Latente Wärme || Energie bei einem Phasenübergang
|-
| Wärmebilanz || Vergleich aufgenommener und abgegebener Wärme
|-
| Bombenkalorimeter || Messung von Verbrennungsenergie
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== Drag and Drop ==

<div class="lueckentext-quiz">

{| class="wikitable"
! Ordne die richtigen Begriffe zu.
! Physikalische Einheit
|-
| '''Wärmemenge'''
| Joule
|-
| '''Wärmekapazität'''
| Joule pro Kelvin
|-
| '''Spezifische Wärmekapazität'''
| Joule pro Kilogramm und Kelvin
|-
| '''Masse'''
| Kilogramm
|-
| '''Temperaturdifferenz'''
| Kelvin
|-
| '''Elektrische Leistung'''
| Watt

|}
{{E}}

<br>
<br />

{{BR}}
== Kreuzworträtsel ==

<div class="kreuzwort-quiz">
{|
|-
| Kalorimeter || Wie heißt ein möglichst gut isoliertes Messgefäß für Wärmeversuche?
|-
| Joule || Welche Einheit besitzt die Wärmemenge?
|-
| Temperatur || Welche Größe wird mit einem Thermometer gemessen?
|-
| Gleichgewicht || Wie heißt der Zustand mit gemeinsamer stabiler Temperatur?
|-
| Wärmekapazität || Welche Größe gibt den Wärmebedarf eines ganzen Körpers pro Kelvin an?
|-
| Schmelzwärme || Welche Wärme wird für den Übergang von fest zu flüssig benötigt?
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== LearningApps ==

<iframe> https://learningapps.org/index.php?s=Kalorimetrie+Physik </iframe>

{{BR}}
== Lückentext ==

<quiz display=simple>
{'''Vervollständige den Text.'''<br>
|type="{}"}
Die Kalorimetrie untersucht die Übertragung von { Wärme }. Ein gut isoliertes Messgefäß heißt { Kalorimeter }. Die übertragene Energie wird mit dem Formelzeichen { Q } beschrieben. Die spezifische Wärmekapazität besitzt die Einheit Joule pro Kilogramm und { Kelvin }. Für eine Erwärmung ohne Phasenübergang gilt Q gleich m mal c mal { Temperaturdifferenz }. In einem isolierten System ist die Summe aller Wärmebeiträge { null }. Nach dem Mischen stellt sich eine gemeinsame { Mischungstemperatur } ein. Auch das Gefäß besitzt eine eigene { Wärmekapazität }. Elektrisch zugeführte Energie kann mit U mal I mal { Zeit } berechnet werden. Bei einem Phasenübergang kann die Temperatur trotz Energiezufuhr { konstant } bleiben.
</quiz>

<br>

{{BR}}
= Offene Aufgaben =

{{BR}}
=== Leicht ===

# [[Wärme im Alltag]]: Fotografiere oder zeichne drei Alltagssituationen, in denen Wärme übertragen wird, und markiere jeweils die Richtung des Energieflusses.
# [[Begriffsnetz Kalorimetrie]]: Erstelle ein Begriffsnetz aus Wärme, Temperatur, Masse, Wärmekapazität, Kalorimeter und Energieerhaltung.
# [[Materialvergleich]]: Ordne Wasser, Aluminium, Eisen, Kupfer und Blei nach ihrer spezifischen Wärmekapazität und formuliere eine Vermutung für ihr Erwärmungsverhalten.
# [[Videoanalyse]]: Wähle ein eingebettetes Video aus und notiere drei Kernaussagen sowie eine offene Frage.

{{BR}}
=== Standard ===

# [[Mischungsversuch]]: Untersuche unter Aufsicht, wie sich die Mischungstemperatur verändert, wenn Du das Massenverhältnis von warmem und kaltem Wasser änderst.
# [[Temperatur-Zeit-Diagramm]]: Miss beim Abkühlen von warmem Wasser regelmäßig die Temperatur und stelle die Werte grafisch dar.
# [[Fehleranalyse]]: Vergleiche eine berechnete Mischungstemperatur mit einem Messwert und begründe mögliche Abweichungen.
# [[Erklärvideo Kalorimetrie]]: Produziere ein kurzes Erklärvideo zur Formel Q gleich m mal c mal Delta T und verwende ein selbst gewähltes Zahlenbeispiel.

{{BR}}
=== Schwer ===

# [[Spezifische Wärmekapazität experimentell]]: Plane unter Aufsicht eine Messung für einen Metallkörper, bestimme c und vergleiche das Ergebnis mit einem Tabellenwert.
# [[Kalorimeter kalibrieren]]: Entwickle einen Mischversuch zur Bestimmung der Kalorimeterkonstante und leite die verwendete Gleichung her.
# [[Digitale Temperaturmessung]]: Nutze einen geeigneten Sensor oder Mikrocontroller, zeichne den Temperaturverlauf auf und diskutiere die zeitliche Auflösung.
# [[Forschungsprojekt Messunsicherheit]]: Untersuche, welche Messgröße den größten Einfluss auf das Endergebnis hat, und begründe dies mit mehreren Testrechnungen.

{{:Offene Aufgabe - MOOC erstellen}}

{{BR}}
= Lernkontrolle =

# [[Energiefluss erklären]]: Zwei gleich schwere Körper aus Wasser und Kupfer erhalten dieselbe Wärmemenge. Erkläre mithilfe der spezifischen Wärmekapazität, warum ihre Temperaturänderungen verschieden sind.
# [[Mischungsversuch beurteilen]]: Eine gemessene Mischungstemperatur liegt unter dem berechneten Wert. Entwickle mindestens zwei physikalische Erklärungen und schlage Verbesserungen vor.
# [[Kalorimeter berücksichtigen]]: Vergleiche zwei Auswertungen desselben Versuchs, einmal mit und einmal ohne Kalorimeterkonstante. Erkläre die erwartete Abweichung.
# [[Versuchsplanung]]: Entwirf einen Versuch zur Bestimmung der spezifischen Wärmekapazität einer unbekannten Flüssigkeit. Begründe jede benötigte Messgröße.
# [[Phasenübergang übertragen]]: Erkläre, warum Eis ein Getränk stark kühlen kann, obwohl die Temperatur des schmelzenden Eises zunächst kaum steigt.
# [[Leistung und Zeit]]: Beurteile, wie sich eine Verdopplung der Heizleistung auf die ideale Erwärmungszeit und auf reale Wärmeverluste auswirkt.

<br>
<br>

{{BR}}
= Lernnachweis =

Für einen erfolgreichen Lernnachweis solltest Du zeigen, dass Du:

# [[Wärme und Temperatur]] sicher unterscheiden kannst.
# [[Grundgleichung der Wärmelehre]] mit passenden Einheiten anwenden und umstellen kannst.
# [[Wärmebilanz]] für Mischungs- und Erwärmungsvorgänge aufstellen kannst.
# [[Mischungstemperatur]] für gleiche und unterschiedliche Stoffe bestimmen kannst.
# [[Kalorimeterkonstante]] in einer Rechnung berücksichtigen kannst.
# [[Elektrische Energie]] mit einem kalorimetrischen Vorgang verknüpfen kannst.
# [[Phasenübergang]] und latente Wärme erklären kannst.
# [[Messunsicherheit]] und systematische Fehler fachlich beurteilen kannst.
# [[Experimentelle Daten]] in Tabellen und Diagrammen verständlich auswerten kannst.

<br>
<br>

{{BR}}
= OERs zum Thema =

<iframe> https://de.m.wikipedia.org/wiki/Kalorimetrie </iframe>

<br>

{{BR}}
= Verknüpfte Lernbereiche =

{| align=center
{{:D-Tab}}
'''[[Kalorimetrie]]'''
# [[Wärme]]
# [[Temperatur]]
# [[Innere Energie]]
# [[Spezifische Wärmekapazität]]
# [[Wärmebilanz]]
# [[Richmannsche Mischungsregel]]
# [[Phasenübergang]]
# [[Energieerhaltung]]
# [[Erster Hauptsatz der Thermodynamik]]
# [[Messunsicherheit]]
|}

[[Kategorie:Physik]]
[[Kategorie:Wärmelehre]]
[[Kategorie:Thermodynamik]]
[[Kategorie:Kalorimetrie]]
[[Kategorie:Experiment]]
[[Kategorie:Klasse 8-10]]
[[Kategorie:Sekundarstufe I]]

{{BR}}
= aiMOOC-Projekte =
[[Kategorie:AI_MOOC]] [[Kategorie:GPT aiMOOC]]
{{MT}}

Kalorimetrie - Physik - Versionsgeschichte

Glanz: aiMOOC über GPT aiMOOC Action erstellt