Um die Endtemperatur zu berechnen wenn Ammoniumnitrat in Wasser gelöst wird müssen wir die Reaktionswärme und die Eigenschaften des Wassers berücksichtigen.
Zuerst müssen wir die gegebene Reaktionswärme verwenden um die freigesetzte Wärme zu berechnen. Die Reaktionswärme die pro mol Ammoniumnitrat freigesetzt wird, beträgt 25⸴6 kJ/mol. Da wir 5 g Ammoniumnitrat haben – müssen wir zunächst die Stoffmenge des Ammoniumnitrats berechnen. Die Molmasse von Ammoniumnitrat beträgt 80⸴04 g/mol, also ergibt sich die Stoffmenge zu:
Molmasse = 80⸴04 g/mol
Masse des Ammoniumnitrats = 5 g
Stoffmenge des Ammoniumnitrats = Masse des Ammoniumnitrats / Molmasse = 5 g / 80⸴04 g/mol = 0⸴06247 mol
Die freigesetzte Wärme (Q) beträgt dann:
Q = Stoffmenge des Ammoniumnitrats Reaktionswärme pro mol = 0⸴06247 mol 25⸴6 kJ/mol
1⸴6 kJ
Als nächstes müssen wir die Wärme berechnen » die das Wasser aufnimmt « um die Endtemperatur zu bestimmen. Dazu verwenden wir die Formel:
Q = m * c * ΔT
In diesem Fall beträgt die Masse des Wassers 200 ml was 200 g entspricht. Die spezifische Wärmekapazität des Wassers (c) beträgt etwa 4⸴18 J/g·K. Da wir die Wärme in kJ haben, müssen wir sie in Joule umrechnen:
1 kJ = 1000 J
Daher beträgt die Wärme (Q) in Joule:
Q = 1⸴6 kJ * 1000 J/kJ = 1600 J
Nun können wir die Endtemperatur berechnen:
Q = m * c * ΔT
ΔT = Q / (m c) = 1600 J / (200 g 4⸴18 J/g·K)
1⸴9 K
Die Endtemperatur (T) ergibt sich aus der Summe der Starttemperatur (20 °C) und der Temperaturänderung (1,9 K):
T = 20 °C + 1⸴9 K = 21⸴9 °C
Die Endtemperatur beträgt also etwa 21⸴9 °C. Beachte: Dass wir die Temperaturänderung in Kelvin berechnet haben da Kelvin die absolute Temperaturskala ist. Die Temperaturänderung in Celsius wäre gleich.
Berechnung der Endtemperatur bei einer Reaktion
Wie kann die Endtemperatur berechnet werden, wenn Ammoniumnitrat in Wasser gelöst wird?