Auswertung der Messung

Die elektrische Energie

Als Ergebnis lässt sich festhalten, dass die Heizzeit im länger wird, je kleiner die Stromstärke und die Spannung am Heizdraht wird. Stromstärke und Spannung verhalten sich antiproportional zur Heizzeit.


Die beiden Diagramme zeigen die Antiproportionalität von Stromstärke/Spannung zur Zeit.

Wenn immer die gleiche Menge Wasser um den gleichen Temperaturbetrag erwärmt wird, so benötigt man selbstverständlich immer die gleiche Menge Energie. Die benötigte Energie ist nicht abhängig von der Zeit, da es egal ist, wie lange man das Wasser erwärmt, wichtig ist nur um wie viel Grad.  Bildet man das Produkt aus Spannung und Strom, die elektrische Leistung und trägt sie gegen die Zeit auf, erhält man folgendes Diagramm:

Auch dieses Diagramm liefert eine antiproportionale Zuordnung.

Wenn die Energie immer gleich groß ist, dann muss das Produkt aus Leistung und Zeit ebenfalls immer gleich sein.

  • Große Leistung bedeutet kleine Zeit.

  • Kleine Leistung bedeutet große Zeit.


Und genau das zeigt das blaue Diagramm.
Eelektrisch = Spannung * Strom * Zeit
oder
Eelektrisch = U * I * t

Die Wärmekapazität des Wassers
Es lässt sich zumindest qualitativ zeigen, dass die benötigte Energiemenge zum Erwärmen des Wassers linear mit der Masse des Wassers zusammenhängt.Was hier nicht gezeigt wird ist, dass diese Energiemenge ebenfalls linear mit der Temperaturerhöhung zusammenhängt.  Diese Energiemenge geteilt durch die Masse und die Temperaturerhöhung ist eine wichtige Stoffkonstante und heißt Wärmekapazität. Wasser hat eine sehr große Wärmekapazität was z.B. für unser Weltklima von großer Bedeutung ist.

Zur Ermittlung trägt man die Mittelwerte der Energiemengen gegen die Wassermasse auf. Man erhält folgendes Diagramm:


Der Wärmekoeffizient lässt sich auch berechnen. Dazu wählt man den Mittelwert den aufgenommenen elektrischen Energie bei 250g Wasser, da dort der Fehler am kleinsten ist.


Der Literaturwert beträgt 4,18 J/(g K)