Messwerterfassung mit Sensoren – Diagramm, Glättung und Berechnung von ΔH

Was sie zeigt

Löst sich ein Salz in Wasser, nimmt es Wärme auf oder gibt sie ab, sodass sich die Lösung abkühlt oder erwärmt. Ein Temperatursensor an einem Messwerterfassungssystem zeichnet diese Änderung über die Zeit auf, und die Software macht aus den Rohdaten ein Ergebnis: Sie zeichnet das Diagramm, glättet Rauschen mit einem gleitenden Mittelwert, findet die Extremtemperatur und berechnet die Lösungsenthalpie mit ΔH = −m·c·ΔT/n. Da der Becher Wärme mit dem Raum austauscht, liefert das Zurückextrapolieren der Abkühlkurve auf den Mischzeitpunkt ein genaueres ΔT. Sowohl Messgerät als auch Datenauswertung beeinflussen die Genauigkeit.

So funktioniert es

Wählen Sie einen gelösten Stoff und klicken Sie auf Neu messen; vergleichen Sie die Richtung der Temperaturänderung bei NH₄NO₃ und bei den beiden anderen Salzen. Erhöhen Sie das Sensorrauschen und schalten Sie Glätten (gleitender Mittelwert) ein und aus, um zu sehen, wie das Extremum auf einem einzelnen verrauschten Punkt landen kann. Senken Sie die Abtastrate für zackige Daten, schalten Sie dann Wärmeverlust korrigieren ein und vergleichen Sie den Fehler mit dem Literaturwert.

Einstellbare Parameter

• Gelöster Stoff NH₄NO₃ (endotherm), Wasserfreies CaCl₂ (exotherm), Festes NaOH (exotherm)
• Masse des gelösten Stoffs 2–20 g
• Abtastrate 1–10 Werte/s
• Sensorrauschen 0–1 °C

Fragen zum Erkunden

1. Wie ändert sich die Temperatur beim Lösen von NH₄NO₃, und welches Vorzeichen hat ΔH?
2. Warum sollte man verrauschte Daten glätten, bevor man die Extremtemperatur abliest?
3. Wie wirkt sich eine größere Masse des gelösten Stoffs auf die Temperaturänderung und das berechnete ΔH pro Mol aus?