Spezifische latente Wärme – Schmelz- und Verdampfungswärme von Wasser

Was sie zeigt

Während einer Zustandsänderung nimmt ein Stoff Energie auf, ohne dass sich seine Temperatur ändert: Die Energie trennt die Teilchen voneinander, statt sie schneller zu bewegen. Die pro Kilogramm benötigte Energie ist die spezifische latente Wärme, also Q = m·λ beim Schmelzen und Q = m·L beim Verdampfen. Hier wird Eis von −10 °C mit bekannter Leistung erhitzt; die Erwärmungskurve zeigt waagerechte Abschnitte bei 0 °C und 100 °C. Aus der Dauer jedes Plateaus ergeben sich λ und L. Da ein Teil der Heizenergie an die Umgebung verloren geht, fallen die Rohwerte zu groß aus; die Multiplikation mit dem Wirkungsgrad H korrigiert sie.

So funktioniert es

Stellen Sie Heizleistung, Masse des Eises und Wirkungsgrad der Wärmeübertragung H ein und klicken Sie auf Starten. Der Ablauf ist beschleunigt, die Uhr zeigt aber die reale Versuchszeit. Beobachten Sie, wie die Kurve bei 0 °C und 100 °C waagerecht wird; die Tabelle erfasst jedes Plateau automatisch. Die Lernenden können ein Plateau auch selbst mit Stoppuhr starten und Stoppuhr stoppen messen. Vergleichen Sie die Messwerte mit den Literaturwerten, zuerst bei H = 100 % und dann bei geringerem Wirkungsgrad.

Einstellbare Parameter

• Heizleistung 200–2000 W
• Masse des Eises 0,05–0,5 kg
• Wirkungsgrad der Wärmeübertragung H 50–100 %
• Zeitraffer 10–200 ×

Fragen zum Erkunden

1. Warum bleibt die Temperatur beim Schmelzen des Eises bei 0 °C, obwohl die Heizung weiter Energie zuführt?
2. Etwa wie viel länger dauert das Siede-Plateau als das Schmelz-Plateau, und warum?
3. Machen Wärmeverluste das gemessene λ größer oder kleiner als den wahren Wert? Warum?