Wärmeenergie

Erwärmen von verschiedenen Flüssigkeiten mit Cobra SMARTsense

Prinzip Die Aufnahmen von thermischer Energie ist abhängig von der spezifischen Wärmekapazität eines Stoffes. Somit braucht bei gleicher Energiezufuhr pro Zeit (Heizleistung) ein Stoff mit höherer Wärmekapazität bei gleicher Stoffmenge eine größere Zeit um eine bestimmte Temperatur zu erreichen. Vorteile • Besonders verständliche und didaktisch aufbereitete Versuchsbeschreibung (Alltagsbezug etc.) inkl. Protokollfragen • Zukunftsorientiert unterrichten: Einbindung in den digitalen naturwissenschaftlichen Unterricht mit Tablets • Erhöhte Motivation bei Schüler/innen durch Nutzung der intuitven measureAPP • Steigerung der Medienkompetenz Aufgaben Die Schüler erwärmen jeweils 100 g und 100 ml von Wasser und Glyzerin mit einer elektrischen Heizwendel und messen die Temperaturerhöhung in Abhängigkeit von der Zeit. Lernziele Die Schüler analysieren den Erwärmungsvorgang von Glyzerin im Vergleich mit Wasser.

Halbleiter-Thermogenerator - Seebeck-Effekt

Prinzip In einem Halbleiter-Thermogenerator werden die Leerlaufspannung und der Kurzschlussstrom in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz gemessen. Der Innenwiderstand, der Seebeck-Koeffizient und der Wirkungsgrad werden bestimmt.

Joule-Thomson-Effekt

Prinzip Bei idealen Gasen ist die innere Energie allein von der Temperatur abhängig. Reale Gase gewinnen auch durch Kompression innere Energie. Man bezeichnet diese Erscheinung als Joule-Thomson-Effekt. Auf diese Weise können durch Expansion eines Gases sehr niedrige Temperaturen erzeugt werden. Ein Gasstrom wird einer Drosselstelle zugeführt, wo das Gas (CO2 oder N2) eine adiabatische Expansion erfährt. Die Unterschiede in der Temperatur, die zwischen den beiden Seiten der Drosselstelle bestehen, werden bei verschiedenen Drücken gemessen und der Joule-Thomson-Koeffizienten der betreffenden Gase wird berechnet. Vorteile • Gleichermaßen als Praktikums- und Demonstrationsversuche geeignet • Mit ausführlicher Versuchsliteratur • Preiswerter Versuchsaufbau

Mechanisches Wärmeäquivalent

Prinzip In diesem Versuch wird ein Metall-Testkörper gedreht und durch die Reibung wird ein gespanntes Band aus synthetischem Material erhitzt. Das mechanische Wäremequivalent wird durch die definierte mechanische Arbeit und dem thermischen Energieanstieg der von dem Temperaturanstieg abgeleitet wird, bestimmt. Ausgehend von der Gleichwertigkeit mechanischer Arbeit und Wärme, wird die spezifische Wärmekapazität von Aluminium und Messing berechnet. Vorteile • Preiswerter Versuchsaufbau • Perfekt als Demonstrations- und Praktikumsversuch geeignet

Peltier-Wärmepumpe

Vorteile • Offener Versuchsaufbau ermöglicht es, Funktion und Anwendungen besser zu verstehen • Versuchsaufbau besteht aus Einzelinstrument klar festgelegten Funktionen, keine "black box" • Die Schlüsselprodukte des Versuchs können auch zur Untersuchung des Seebeck-Effekts verwendet werden Aufgaben 1. Zur Bestimmung der Kälteleistung Pc der Pumpe in Abhängigkeit von der Stromstärke und Berechnung des Wirkungsgrades ηc bei maximaler Leistung. 2. Bestimmung der Heizleistung Pw der Pumpe und deren Wirkungsgrad ηc bei konstantem Strom und konstanter Temperatur auf der kalten Seite. 3. Bestimmung von Pw, ηw und Pc, ηc aus der Beziehung zwischen Temperatur und Zeit auf der warmen und kalten Seite. 4. Untersuchung des Temperaturverhaltens, wenn die Pumpe zur Kühlung der luftgekühlten heißen Seite eingesetzt wird. Lernziele • Peltier-Effekt • Wärmerohr • Thermoelektrische e. m. f. • Peltier-Koeffizient, • Kälteleistung • Heizleistung • Effizienz Bewertung, • Thomson-Koeffizient • Seebeck-Koeffizienten ◦ Thomson Gleichungen ◦ Wärmeleitung ◦ Konvektion ◦ Erzwungene Kühlung ◦ Joule-Effekt (Bitte beachten: Versuchsbeschreibung nur in englischer Sprache erhältlich)

Stefan-Boltzmannsches Strahlungsgesetz mit Verstärker

Prinzip Nach dem Stefan-Boltzmann-Gesetz ist die Energie, die von einem schwarzen Körper per Flächeneinheit und Zeiteinheit emittiert wird, proportional zur Leistung "vier" der absoluten Temperatur des Körpers. Das Stefan-Boltzmann-Gesetz gilt auch für so genannte "graue" Körper, deren Oberfläche eine Wellenlänge zeigen unabhängig vom Absorptionskoeffizient von weniger als eins. Bei diesem Versuch, der "graue" Körper wird durch die Glühwendel für eine Glühlampe dargestellt, deren Energie-Emissionen in Abhängigkeit von der Temperatur untersucht wird. Vorteile • Einfacher, stabiler Aufbau • Mit ausführlicher Versuchsliteratur

Wärmekapazität von Gasen

Wärmekapazität von Metallen

Prinzip Beheizte Proben werden in ein Kalorimeter, das mit niedriger temperiertem Wasser gefüllt ist gegeben. Die Wärmekapazität der Probe wird aus dem Anstieg der Temperatur des Wassers bestimmt. Vorteile • Kompakter, leicht transportierbarer Versuchsaufbau • Gleichermaßen als Praktikums- und Demonstrationsversuche geeignet