Kalorimetrie — Chemie, 14–17
Die Kalorimetrie nutzt gemessene Temperaturänderungen, um zu bestimmen, wie viel Energie eine Reaktion überträgt. So wird eine wärmer oder kälter werdende Lösung zu chemischen Daten.
Was Kalorimetrie misst
Wenn eine Reaktion in einer Lösung stattfindet, kann Energie in die Flüssigkeit hinein- oder aus ihr herausfließen. Ein Thermometer misst die Temperaturänderung, mit der sich die übertragene Wärme abschätzen lässt. Der Aufbau ist einfach, aber Masse, Wärmekapazität und Temperaturänderung müssen bekannt sein.
Warum man Wärme misst
Normalerweise kannst du nicht beobachten, wie Energie zwischen chemischen Bindungen wandert. Frühe Chemiker mussten Brennstoffe, Lebensmittel und Reaktionen vergleichen und maßen deshalb, was mit einer bekannten Wassermenge geschah. Die Kalorimetrie löst dieses Problem: Temperatur ist messbar, mikroskopische Energieübertragung nicht.
Eine einfache Rechnung
Eine Reaktion erwärmt 100 g Wasser von 20,0 °C auf 27,0 °C. Die Änderung beträgt 7,0 °C. Mit q = mcΔT und c = 4,18 J g⁻¹ °C⁻¹ gilt: q = 100 × 4,18 × 7,0 = 2926 J, also 2,93 kJ, die das Wasser aufnimmt. Hat die Reaktion die Erwärmung verursacht, gab sie etwa 2,93 kJ ab.
Die Wärme ist nicht verschwunden
Oft berücksichtigt man nur den Temperaturanstieg und vergisst den Becher, das Thermometer oder Wärme, die an die Luft entweicht. Das wirkt logisch, weil du die Veränderung am Wasser siehst. Tatsächlich erfasst das Wasser oft nur einen Teil der Übertragung, sodass ein einfacher Schulkalorimeter die Reaktionsenergie meist unterschätzt.
Wo sie verwendet wird
Auf Lebensmittelverpackungen wird Kalorimetrie genutzt, um die Energie beim vollständigen Verbrennen eines Lebensmittels abzuschätzen. Ingenieure prüfen damit auch Brennstoffe, Batterien und Baustoffe. Die Labormessung entspricht nicht der Verdauung in deinem Körper; ein Etikett liefert daher eine nützliche Schätzung, keine perfekte persönliche Vorhersage.
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