Temperatur & Wärme

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

Demo advanced Physics Manual Heat on the Board (WT), (in Englisch)

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

Herstellen einer Thermometerskala

Prinzip Die Celsius-Temperaturskala basiert auf zwei Fixpunkten: Der Schmelztemperatur von Eis bei 0 °C und der Siedetemperatur von Wasser bei 100 °C. In diesem Experiment soll anhand dieser Fixpunkte die Herstellung einer Celsius-Temperaturskala nachempfunden werden. Mit dem selbst-kalibrierten Thermometer sollen Messungen vorgenommen werden, die mit einem digitalen Thermometer verglichen werden. 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

Herstellen eines Temperaturgleichgewichts

Prinzip Berühren sich zwei Körper unterschiedlicher Temperatur, so findet ein Temperaturausgleich statt, bis beide Körper die gleiche Temperatur haben (thermisches Gleichgewicht). Die Schüler sollen den zeitlichen Temperaturverlauf messen und dabei auch feststellen, dass die Temperaturänderungen um so größer sind je größer die Temperaturdifferenz ist. Der Vorgang lässt sich auch mit Hilfe des Energiebegriffes beschreiben (1. Zusatzaufgabe). Vorteile • Echtes Stativmaterial für besonders stabilen und damit sicheren Aufbau • RiSU-konformer Bunsenbrenner im Zubehör erhältlich • Schülergerechte Anleitungen inklusive Protokollfragen

Kalibrieren eines Thermometers (Thermometermodell)

Prinzip Die Celsius-Temperaturskala ist durch Schmelz- und Siedepunkt des Wassers festgelegt. Die Schüler sollen ein ungraduiertes Thermometer mit einer Skale versehen und einige Messungen mit diesem Thermometer vornehmen. Vorteile • Echtes Stativmaterial für besonders stabilen und damit sicheren Aufbau • RiSU-konformer Bunsenbrenner im Zubehör erhältlich • Schülergerechte Anleitungen inklusive Protokollfragen

Längeausdehnung von Metallen

Prinzip Metallrohre werden durch Wasserdampf erhitzt. Die Längenausdehnung von drei verschiedenen Metallen wird mit Hilfe eines Rollzeigers gemessen. Daraus wird der Längen-Ausdehnungskoeffizient der Metalle bestimmt (Zusatzaufgabe). Die Verwendung eines Rollzeigers hat den Vorteil, dass die Anzeige der Ausdehnung reibungsfrei erfolgt. Die Funktionsweise des Rollzeigers kann leicht in einem einfachen Experiment erläutert und vom Schüler untersucht werden. Der Schüler sollte es ausprobieren, bevor er in der Auswertung die Längenänderung Δl berechnet. Vorteile • Echtes Stativmaterial für besonders stabilen und damit sicheren Aufbau • RiSU-konformer Bunsenbrenner im Zubehör erhältlich • Schülergerechte Anleitungen inklusive Protokollfragen