Mischungstemperatur berechnen
Hier können Sie die Mischungstemperatur berechnen: Zwei Mengen, auch aus verschiedenen Stoffen, ergeben nach der Richmannschen Mischungsregel eine gemeinsame Endtemperatur. Beispiel: 2 kg Wasser mit 80 °C und 3 kg Wasser mit 20 °C ergeben 44 °C.
Beispiel: Was möchten Sie wissen: Endtemperatur einer Mischung · Masse Körper 1 2 kg · Temperatur Körper 1 80 °C · Stoff Körper 1: Wasser (c = 4,182) · Masse Körper 2 3 kg · Temperatur Körper 2 20 °C · Stoff Körper 2: Wasser (c = 4,182) → Ergebnis: Mischtemperatur: 44 °C. Quelle: Wikipedia – Richmannsche Mischungsregel. Stand: .
So wird gerechnet
Mischt man zwei Körper mit unterschiedlicher Temperatur, gleichen sich die Temperaturen aus: Der wärmere gibt genau so viel Wärme ab, wie der kältere aufnimmt. Daraus folgt die Richmannsche Mischungsregel, mit der sich die gemeinsame Endtemperatur berechnen lässt.
Die Formel
Jeder Körper hat die Wärmekapazität k = m·c, also Masse mal spezifische Wärmekapazität. Die Mischtemperatur ist T = (k₁·T₁ + k₂·T₂) / (k₁ + k₂), ein gewichteter Mittelwert. Bei gleichen Stoffen kürzt sich c heraus: 2 kg Wasser mit 80 °C und 3 kg Wasser mit 20 °C ergeben (2·80 + 3·20) / 5 = 44 °C. Verschiedene Stoffe zählen unterschiedlich: Wasser mit c = 4,182 kJ/(kg·K) speichert viel mehr Wärme als Kupfer mit 0,382, deshalb kühlt ein heißes Metallstück in Wasser dieses kaum auf. Die übertragene Wärme beträgt Q = k·ΔT.
Badewasser mischen
Im zweiten Modus legen Sie die Gesamtmenge und die Wunschtemperatur fest. Für 150 l mit 38 °C aus 60 °C heißem und 15 °C kaltem Wasser braucht man 150·(38 − 15) / (60 − 15) ≈ 76,7 l heißes und 73,3 l kaltes Wasser.
- Die Regel setzt voraus, dass kein Stoff schmilzt, gefriert oder verdampft.
- In der Praxis geht Wärme an Gefäß und Umgebung verloren, die Endtemperatur liegt dann etwas tiefer.
- Die Wärmekapazitäten sind Richtwerte bei rund 20 °C und ändern sich mit der Temperatur leicht.
Häufige Fragen
Wie berechnet man die Mischungstemperatur?
Mit T = (m₁·c₁·T₁ + m₂·c₂·T₂) / (m₁·c₁ + m₂·c₂). Bei zwei Mengen desselben Stoffs genügt der gewichtete Mittelwert der Temperaturen nach den Massen.
Was ist die spezifische Wärmekapazität?
Sie gibt an, wie viel Wärme ein Kilogramm eines Stoffs braucht, um sich um ein Kelvin zu erwärmen. Für Wasser sind es 4,182 kJ/(kg·K), für Eisen etwa 0,45.
Wie viel heißes Wasser brauche ich für ein Bad?
Die Menge heißen Wassers ist Gesamtmenge mal (Wunsch − kalt) geteilt durch (heiß − kalt). Den Rest füllen Sie mit kaltem Wasser auf.
Quellen und Rechtsgrundlagen
- Wikipedia – Richmannsche Mischungsregel
- Wikipedia – Spezifische Wärmekapazität (Tabelle)
- Wikipedia – Heat capacity
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