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Wärmeleitfähigkeit von Metallen
Man benötigt:
· Bunsenbrenner
· Wärmeschutznetz
· Zündhölzer
Durchführung:
Man entzündet den Brenner und schiebt dann langsam, direkt auf der Gas Austrittsöffnung aufliegend das Wärmeschutznetz in die Flamme. Dann kann das Netz wenige Zentimeter angehoben werden. Man beobachtet, dass die Flamme nur oberhalb der Wärmeschutznetzes brennt. Die Flamme kann nicht nach unten durchschlagen, weil das Drahtnetz die dazu benötigte Energie ständig ableitet. Wenn man das Netz noch weiter anhebt, erlischt die Flamme.
Dieses Prinzip funktioniert auch umgekehrt. D.h. Die Flamme brennt unterhalb des Gitters, und nicht oberhalb. Dabei ist aber darauf zu achten, dass der Bunsenbrenner nur auf leuchtender und nicht auf rauschender Flamme brennt, da ansonsten das Drahtnetz zu glühen beginnt, und die Flamme durchschlägt.
Begriffserklärung:
Die Grubenluft wird bergmännisch "Wetter" genannt. Man spricht von "frischem Wetter" bei normaler Luft, von "mattem Wetter" bei reduziertem Sauerstoffgehalt, von "schwerem Wetter" bei höheren Gehalten an Kohlendioxid und von "giftigen oder bösen Wettern" bei Gehalten an Methan, Kohlenmonoxid und anderen Giften. "Schlagende Wetter" sind hoch explosionsgefährdete Gemische aus Luft und Methan. Sie können vor allem in Steinkohlegruben zu schweren Schäden führen. Hier kann auch der Kohlestaub in der Luft zu Explosionen führen, oft infolge eines schlagenden Wetters.
Der im Versuch beschriebene Effekt wurde im 19. Jahrhundert in so genannten Sicherheitsgrubenlampen verwendet. Mit dieser wurden damals die Bergleute vor schlagenden Wettern gewarnt, indem das hochexplosive Gas zwar in den Lampenzylinder eindringen konnte, und dort kleine Flammenkegel bildete, aber nicht zur Explosion der explosiven Methan Luft Gemische im Stollen führte
Strom erwärmt Wasser
Man benötigt:
· 1 Netzgerät
· 1 Amperemeter / 1 Voltmeter
· 1 Kalorimeter mit Heizspirale
· 1 Thermometer
· 5 Stromkabel & 1Stoppuhr
Durchführung:
Der Versuch wir d gemäß der Abbildung aufgebaut. Danach wird das Kalorimeter mit möglichst genau X ml Wasser gefüllt. Bevor man den Versuch startet, sollte man sich entweder diese Seite mit der vorgefertigten Tabelle für die zu erwartenden Daten ausgedruckt haben oder sich einen Notizblock zurechtlegen.
Zuerst wird die Anfangstemperatur des Wassers im Kalorimeter gemessen, nachdem sie sich 1,2 Minuten eingependelt hat. Jetzt schalten wir die Stromversorgung und die Stoppuhr ein und notieren die gemessene Stromstärke und Spannung. Wir lassen den Versuch für 200 s eingeschaltet, wenn gewünscht kann auch eine andere Zeit gewählt werden. Danach wird die Stromversorgung unterbrochen. Wir notieren die Endtemperatur des Wassers nachdem wir dieses mit dem Rührer durchmischt haben. Mit "Elektrische Energie = Spannung x Stromstärke x Zeit" kennen wir nun die Energie die für eine bestimmte Temperaturerhöhung ∆T von einer Wassermenge X notwendig ist. Mit diesen Werten lässt sich nun leicht die Energie berechnen, die verwendet werden muss um 1 kg Wasser um 1 °C zu erwärmen. Dieser Wert wird spezifische Wärmekapazität von Wasser genannt. Wenn wir in einer Tabelle nachschlagen erfahren wir, dass der Wert für Wasser bei 4186 J / kg °C liegt. Normalerweise treten bei diesem Versuch sehr große Fehler auf, was unter anderem an dem verwendeten Kalorimeter liegt, da wir nicht berücksichtig haben, dass sich nicht nur das Wasser erwärmt, sondern auch die Heizspirale und die anderen inneren Teile des Kalorimeters.
Siedetemperatur
Man benötigt:
· 1 Dreibein
· 1 Wärmeschutznetz
· 1 Bunsenbrenner
· 1 Bescherglas
· 1 Thermometer
Durchführung:
Der Versuch wird wie in der Grafik aufgebaut. Dann wird der Bunsenbrenner entzündet und das Wasser zum sieden gebracht. Dem Thermometer das bis 110° C skaliert ist, kann nichts passieren, da das umgebende Wasser nur 100° C heiß wird, und die überschüssige Energie Wasser an der Oberfläche verdampft.
Bei unserem Versuch kocht das Wasser schon bei 99° C da wir uns nicht auf Meeresniveau befinden, sondern der Luftdruck bei uns wesentlich niedriger ist.
Den Versuch kann man dahingehend ausbauen, dass man das Wasser auf etwa 70° C abkühlen lässt, das Becherglas dann unter eine Vakuumglocke stellt und die Luft darin absaugt. Das Wasser beginnt dann immer heftiger zu sieden. Die Erkenntnis daraus ist, dass die Siedetemperatur vom auf die Flüssigkeit wirkenden Luftdruck abhängt. Weiters kann man in Gedanken schlussfolgern, dass dann auch die Erstarrungs- bzw. Gefriertemperatur vom Druck abhängt. Die wäre ein passender Übergang zu dem Experiment "Schmelzen unter Druck" auf welches ich im Protokoll "Flüssigkeiten" näher eingegangen bin.
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