Kalorimeter
Mit einem Kalorimeter wird die Wärmekapazität Cv eines Materials über die Verbrennungswärme bestimmt. Dies ist interessant bei vielen Anwendungen, z.B. um die Wärmeleitung von Metallen oder auch der Isolierung von Mauerwerken und Fensterscheiben zu ermitteln.
Im Vakuum gibt es keine Leitung der Wärme. Dies verwendet man z.B. bei dem sogenannten Isolierglas, bei dem sich zwischen zwei Glasscheiben ein Vakuum befindet.
Je mehr Wärme ein Stoff speichern kann, umso träger reagiert er bei der Aufheizung und Abkühlung.
Glas hat eine spez. Wärmekapazität von ca. 0,6 - 0,8 kJ/(kg K), aus der sich dementsprechend eine gewisse Wärmeleitung ableiten lässt.
Metalle haben nur eine geringe spez. Wärmekapazität (Kupfer z.B. Cv = 0,38 kJ/(kg K)), werden deshalb so stark warm und leiten die Wärme weiter.
Weitere Beispiele:
Ziegel Cv = 0,8 - 0,9 kJ/(kg K)
Beton ca. Cv = 1 kJ/(kg K)
Styropor Cv = 1,5 kJ/(kg K)
Holzwerkstoffe ca. Cv = 2 kJ/(kg K)
Diese Wärmekapazität kann man am einfachsten dadurch bestimmen, indem man bei konstantem Druck und konstantem Volumen arbeitet. Dies geschieht z.B. dadurch, dass man in einem Topf mit festem Deckel arbeitet, der wie ein Dampfkochtopf funktioniert, also auch Druck aushält. Einen solchen Aufbau bezeichnet man in der Physikalischen Chemie als Bombenkalorimeter.
Ein solches Bombenkalorimeter ist in der Animation oben in der Mitte dargestellt. Es sitzt in einem Wasserbad. Das Wasserbad erhitzt sich dadurch, dass in dem Bombenkalorimeter eine Substanz verbrannt wird. Damit kann man die Eigenschaft des Wärmebades kalibrieren, und diesen Leitwert dann verwenden, um bei einer unbekannten Substanz über diesen Leitwert und über die Temperaturänderung beim Verbrennen ihre Wärmekapazität zu ermitteln.
Wie man dies mit dem Gerät experimentell richtig macht, findet man, wenn man das Fragezeichen anklickt. Man kann also das Gerät anschalten, den Rührer anschalten, starten, zünden, und dann sieht man in dem Diagramm "Temperatur gegen Zeit" einen Kurvenverlauf, der die Erwärmung beim Verbrennungsvorgang wiedergibt. Aus dieser Kurve lässt sich die Wärmekapazität des Kalorimetergeräts bzw. - nachdem man diesen Leitwert ermittelt hat - eine Wärmekapazität einer unbekannten Substanz, die man in der Kalorimeterbombe verbrennt, bestimmen.