Was ist der Unterschied zwischen einem Bombenkalorimeter und einem Kaffeetassenkalorimeter?

Ein Bombenkalorimeter und ein Kaffeetassen-Kalorimeter Beides sind Geräte zur Messung der bei einer chemischen Reaktion erzeugten oder verbrauchten Wärme. Sie unterscheiden sich jedoch in ihrem Aufbau und der Art und Weise der Wärmemessung.

Bombenkalorimeter:

1. Konstruktion:

- Ein Bombenkalorimeter besteht aus einem starken, versiegelten Metallbehälter, der Bombe genannt wird und normalerweise aus Edelstahl besteht.

- Die Bombe wird in einem isolierten Behälter in eine bekannte Wassermenge eingetaucht.

2. Vorgehensweise:

- Die Reaktion findet im Inneren der Bombe statt, die unter hohem Druck mit Sauerstoff gefüllt ist.

- Die zu untersuchende Substanz (die Probe) wird in einen kleinen Behälter innerhalb der Bombe gegeben.

- Ein Stromkreis entzündet die Probe, wodurch sie reagiert und Wärme freisetzt.

3. Wärmemessung:

- Die Temperaturänderung des die Bombe umgebenden Wassers wird mit einem Thermometer oder einer Temperatursonde präzise gemessen.

- Die durch die Reaktion freigesetzte Wärme wird basierend auf der Temperaturänderung und der Wärmekapazität des Systems (einschließlich Wasser, Bombe und anderen Komponenten) berechnet.

Kalorimeter für Kaffeetassen:

1. Konstruktion:

- Ein Kaffeetassen-Kalorimeter ist einfacher und besteht aus einem Styropor- oder Plastikbecher (ähnlich einer Kaffeetasse).

- Der Becher wird mit einer bekannten Menge Wasser gefüllt und der Reaktionsbehälter (normalerweise ein Reagenzglas oder ein kleines Becherglas) wird in das Wasser gestellt.

2. Vorgehensweise:

- Die Reaktion wird im Reaktionsbehälter durchgeführt und die dabei freigesetzte bzw. aufgenommene Wärme auf das Wasser übertragen.

- Die Temperaturänderung des Wassers wird mit einem Thermometer gemessen.

3. Wärmemessung:

- Die bei der Reaktion entstehende Wärme wird anhand der Temperaturänderung des Wassers, der Wassermasse und der spezifischen Wärmekapazität des Wassers berechnet.

Der Hauptunterschied zwischen einem Bombenkalorimeter und einem Kaffeetassenkalorimeter liegt in der Art und Weise, wie Wärme gespeichert und gemessen wird. Bombenkalorimeter arbeiten unter hohem Druck und ermöglichen präzise Messungen von Wärmeänderungen bei hochenergetischen Reaktionen. Andererseits sind Kaffeetassen-Kalorimeter einfacher zu verwenden und eignen sich zur Messung von Wärmeänderungen bei Reaktionen mit niedriger Energie.

Bombenkalorimeter werden unter anderem häufig zur genauen Bestimmung des Heizwerts von Treibstoffen und Sprengstoffen eingesetzt. Aufgrund ihrer Einfachheit werden Kaffeetassen-Kalorimeter häufig in Chemie-Einführungslaboren verwendet, um Wärmeänderungen bei einfachen chemischen Reaktionen zu demonstrieren.