Wärmelehre / Thermodynamik

Absorption von Wärmestrahlung

Prinzip Ein blanker und ein schwarzer Becher werden durch Strahlung erwärmt. Die Sonne wird durch eine leuchtende Flamme ersetzt, die vor den Bechern steht. Beide Becher sind mit Luft gefüllt, da Wasser eine zu große Wärmekapazität besitzt und zu langsam erwärmt würde. Vorteile • Echtes Stativmaterial für besonders stabilen und damit sicheren Aufbau • RiSU-konformer Bunsenbrenner im Zubehör erhältlich • Schülergerechte Anleitungen inklusive Protokollfragen

Absorption von Wärmestrahlung durch schwarzeund weiße Körper

Prinzip Es gibt drei Arten von Wärmetransport, mit denen Wärmeenergie von einem heißen Körper auf einen kälteren übertragen wird. Für Wärmeleitung und Wärmeströmung ist Materie erforderlich, mit deren Hilfe dieser Transport stattfindet. Wärmestrahlung benötigt keine Materie. Genauso ist es bei der Strahlung der Sonne, die durch das Weltall zu uns gelangt. Wie viel Energie ein Gegenstand absorbiert, ist von der Farbe seiner Oberfläche abhängig. Im Experiment werden ein schwarzes und ein weißes Reagenzglas mit Wasser gefüllt und mit einer Glühlampe beleuchtet. Die Erwärmung des Wassers wird gemessen. Vorteile • Optimiert für Demonstrationsversuche: Von der Horizontalen in die Senkrechte gebracht • Demonstrative Anzeige der Messwerte durch Cobra4 MobileLink 2 mit Großanzeige • Sicherer Halt für Brenner und heiße Geräte • Glasgeräte, Flüssigkeitsoberflächen- und strömungen sind vor dem einfarbigen Hintergrund der Tafel gut erkennbar

Adiabatenkoeffizient von Gasen - Gasoszillator nach Flammersfeld

Ausdehnung von Flüssigkeiten und Gasen

Prinzip Die Schüler sollen in diesem Versuch die Ausdehnung von Wasser und Luft bei Erwärmung qualitativ beobachten. Vorteile • Echtes Stativmaterial für besonders stabilen und damit sicheren Aufbau • RiSU-konformer Bunsenbrenner im Zubehör erhältlich • Schülergerechte Anleitungen inklusive Protokollfragen

Ausdehnung von Luft bei konstantem Druck

Prinzip Erwärmung eines Luftvolumens kann sowohl zur Vergrößerung des Volumens als auch zur Erhöhung des Druckes führen. In diesem Versuch muss der Druck konstant gehalten werden. Das geschieht dadurch, dass der Wasserstand in den beiden Schenkeln des Manometers vor dem Ablesen der Volumenänderung wieder auf gleiche Höhe gebracht wird. In der Zusatzaufgabe wird der Volumen-Ausdehnungskoeffizient berechnet und mit dem Kehrwert der absoluten Temperatur verglichen. Vorteile • Echtes Stativmaterial für besonders stabilen und damit sicheren Aufbau • RiSU-konformer Bunsenbrenner im Zubehör erhältlich • Schülergerechte Anleitungen inklusive Protokollfragen

Ausdehnung von Luft bei konstantem Volumen

Prinzip Erwärmung eines Luftvolumens kann sowohl zur Vergrößerung des Volumens als auch zur Erhöhung des Druckes führen. In diesem Versuch muss das Volumen konstant gehalten werden. Das geschieht dadurch, dass der anfängliche Wasserstand in Schenkel a des Manometers markiert und der  Wasserstand vor dem Ablesen des Druckes wieder auf diese Marke gebracht wird. In dieser Zusatzaufgabe wird der Spannungskoeffizient berechnet und mit dem Kehrwert der absoluten Temperatur verglichen. Vorteile • Echtes Stativmaterial für besonders stabilen und damit sicheren Aufbau • RiSU-konformer Bunsenbrenner im Zubehör erhältlich • Schülergerechte Anleitungen inklusive Protokollfragen

Ausdehnungskoeffizient von Flüssigkeiten

Prinzip Am Beispiel von Wasser wird die Volumenausdehnung einer Flüssigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur gezeigt. In der Zusatzaufgabe wird der Volumen-Ausdehnungskoeffizient bei verschiedenen Temperaturen berechnet. Die Ausdehnung von Wasser ist nicht linear, der Koeffizient ist nicht konstant. Soll eine Flüssigkeit mit linearer Wärmeausdehnung gezeigt werden, so ist Alkohol zu empfehlen. Er brennt aber leicht, so dass sehr vorsichtig experimentiert werden muss.  Vorteile • Echtes Stativmaterial für besonders stabilen und damit sicheren Aufbau • RiSU-konformer Bunsenbrenner im Zubehör erhältlich • Schülergerechte Anleitungen inklusive Protokollfragen

Bimetall

Prinzip Zum Verständnis dieses Versuches muss den Schülern die Längenausdehnung fester Stoffe bei Erwärmung bekannt sein. Im 1.  Teilversuch wird das Verbiegen des Bimetalls durch Erwärmen gezeigt. Im 2. Teilversuch wird mit dem Bimetallstreifen ein Schalter aufgebaut. Vorteile • Echtes Stativmaterial für besonders stabilen und damit sicheren Aufbau • RiSU-konformer Bunsenbrenner im Zubehör erhältlich • Schülergerechte Anleitungen inklusive Protokollfragen

Dampfdruck von Wasser bei hohen Temperaturen

Prinzip Mit dem Hochdruckdampfgerät, dass die Messung des Dampfdruckes von Wasser im Temperaturbereich von 100...250°C gestattet, können Untersuchungen realer Gase und Dämpfe durchgeführt werden. Typische Gleichgewichtszustände zwischen gasförmiger und flüssiger Phase können eingestellt werden. Dazu wird Wasser in einer geschlossenen Druckkammer mit konstantem Volumen erhitzt. Die Verdampfungswärme wird bei verschiedenen Temperaturen aus der Messung des Dampfdrucks in Abhängigkeit von der Temperatur bestimmt. Vorteile • Keine offene Flamme im Versuchsaufbau – Verminderung der thermischen Gefährdung • Kein Gasbrenner benötigt - einfach in der Bedienung und Wegfall von Verbrauchsmaterial • Kompakter, leicht transportierbarer Versuchsaufbau

Dampfdruck von Wasser unter 100°C - molare Verdampfungswärme

Prinzip Der Dampfdruck von Wasser im Bereich von 40 ° C bis 85 ° C wird untersucht. Es wird gezeigt, dass die Clausius-Clapeyron-Gleichung den Zusammenhang zwischen Temperatur und Druck in angemessener Weise beschreibt. Ein durchschnittlicher Wert für die Verdampfungswärme des Wassers wird bestimmt. Vorteile • Kompakter, leicht transportierbarer Versuchsaufbau • Gleichermaßen als Praktikums- und Demonstrationsversuche geeignet • Kein Gasbrenner benötigt - einfach in der Bedienung und Wegfall von Verbrauchsmaterial • Keine offene Flamme im Versuchsaufbau – Verminderung der thermischen Gefährdung

Die Anomalie des Wassers

Prinzip Generell dehnen sich Flüssigkeiten, Gase und Festkörper aus, wenn sie erwärmt werden. Wasser hat jedoch eine besondere Eigenschaft, die es von fast allen anderen Flüssigkeiten unterscheidet: Seine Dichte ist bei 4 °C am größten. Ober- und unterhalb von 4 °C nimmt die Dichte ab. Daher ist Eis leichter als Wasser und schwimmt an der Oberfläche. In diesem Experiment soll die Anomalie von Wasser durch ein Eisbad mit zwei Thermometern veranschaulicht werden. Vorteile • Optimiert für Demonstrationsversuche: Von der Horizontalen in die Senkrechte gebracht • Demonstrative Anzeige der Messwerte durch Cobra4 MobileLink 2 mit Großanzeige • Glasgeräte, Flüssigkeitsoberflächen- und strömungen sind vor dem einfarbigen Hintergrund der Tafel gut erkennbar

Druckerhöhung bei Erwärmen von Gasen mit konstantem Volumen

Prinzip Die Erwärmung von Gasen führt zu einer thermodynamischen Zustandsänderung, unter der sich Druck und Volumen erhöhen können. In diesem Versuch wird Luft erwärmt und deren Expansion durch ein U-Rohr-Manometer verdeutlicht. Dabei wird das Volumen durch Verschiebung der Manometerschenkel konstant gehalten, es handelt sich also um eine isochore Zustandsänderung. Vorteile • Optimiert für Demonstrationsversuche: Von der Horizontalen in die Senkrechte gebracht • Demonstrative Anzeige der Messwerte durch Cobra4 MobileLink 2 mit Großanzeige • Sicherer Halt für Brenner und heiße Geräte • Glasgeräte, Flüssigkeitsoberflächen- und strömungen sind vor dem einfarbigen Hintergrund der Tafel gut erkennbar