Versuche 05

Wärmelehre
Versuch 1 – Modellversuch zur kinetischen Gastheorie
Beleuchtung mit
Taschenlampe von
oben
E E
Spule N = 500 Spule N = 500
A A
geschlossener Eisenkern
E kin
Schiebewiderstand 110 Ω
230 V ~ (Steckleiste)
Die Atome und Moleküle von Stoffen sind ständig in Bewegung. Die mittlere kinetische Energie Ekin eines
Gasteilchens ist direkt proportional zur absoluten Temperatur.
k
=
=
3
2
1,
3806
⋅k
⋅T
⋅10
−23
Boltzmann-Konstante
J
K

Wärmelehre
Versuch 1 – Modellversuch zur kinetischen Gastheorie
E kin
k
=
=
3
2
1,
3806
⋅k
⋅T
⋅10
−23
Boltzmann-Konstante
Die Atome und Moleküle von Stoffen sind ständig in Bewegung. Die mittlere kinetische Energie E kin eines
Gasteilchens ist direkt proportional zur absoluten Temperatur.
J
K

Wärmelehre
Versuch 2 – Bolzensprenger, Volumsänderung fester Stoffe bei Erwärmung
1) Ausdehnungsstange (Spannrohr) lockern, Bolzen einspannen und fest nachziehen.
2) Mittelbügel (Spannrohr) dehnt sich bei Erhitzen (2 min) mit Bunsenbrenner aus, Fixierung nachziehen.
3) Abkühlen lassen (dabei wegstellen) oder unter kaltes Wasser halten.
Vorsicht: Bolzen springt weg!

Wärmelehre
Versuch 3 – Kugel und Ring, Volumsänderung fester Stoffe bei Erwärmung
1) Ring erwärmen Kugel geht durch.
2) Kugel erwärmen geht nicht durch Ring.
3) Kugel abkühlen geht durch Ring.
4) Ring abkühlen Kugel geht nicht durch Ring.

Wärmelehre
Versuch 4 – Thermolumineszenz
Löffel erwärmen (mit Hand oder heißem Wasser) Farbänderung (gelb).
Löffel abkühlen lassen (kaltes Wasser) nimmt wieder ursprüngliche Farbe an (rot).

Wärmelehre
Versuch 5 – Ausdehnung von Gasen bei Erwärmung
Gefärbtes Wasser
1) Kolben erwärmen (1-2 min) Luftblasen steigen in Becherglas auf Luftblasen sprudeln.
2) Kolben kühlt ab Wasser steigt in Glasröhrchen auf Wasser sprudelt in Kolben.
Wasser verdampft zuerst, da Kolben noch heiß ist Dampf drückt Wasser in Steigrohr wieder nach
unten.
3) Kolben nochmals kurz erwärmen gefärbte Flüssigkeit sinkt in Glasrohr, da sich Luft im Kolben ausdehnt.
4) Kolben wieder abkühlen lassen gefärbtes Wasser steigt wieder auf.

Wärmelehre
Versuch 6 – Ausdehnung von Gasen und Flüssigkeiten bei Erwärmung, Verdampfen
Glaskolben auf einer Seite mit der Hand erwärmen
1) Luft dehnt sich aus und drückt Flüssigkeit in anderen Kolben
2) Flüssigkeit hat niedrigen Siedepunkt verdampft Dampf in anderen Kolben und kondensiert dort.
Schülerversuch: An jeder Seite erwärmt je ein Schüler den Glaskolben wer gewinnt?

Wärmelehre
Versuch 7 – Wärmeströmung in Flüssigkeiten
1) Glasrohr ganz füllen (mit Pipette), sodass geschlossener Kreislauf entsteht.
2) Wenig Farbpulver (oder KMnO 4 ) vorsichtig hinein geben.
3) An einer Seite erwärmen warmes Wasser steigt auf Kreislauf.

Wärmelehre
Versuch 8 – Wärmeströmung in Gasen, Kamineffekt
1) Rauch unten in Glaskolben blasen bleibt im Rohr.
2) Rauch bei brennender Kerze unten in Kolben blasen steigt auf (Kamin).
3) Rauch qualmt oben heraus.

Wärmelehre
Versuch 9 – Wärmeausdehnung fester Stoffe
1) Zwei Metallstäbe (Messing und Eisen) werden am rechten Ende durch verstellbare Schrauben gleich fest
eingespannt.
2) Mit Brenner gleichmäßig erwärmen Längenänderung wird über einen Zeiger auf einer Skala angezeigt.
3) Messing dehnt sich bei Erwärmung stärker aus als Eisen.

Wärmelehre
Versuch 10 – Wärmeausdehnung eines Drahtes
1) Blumendraht an einem Ende fest einspannen, am anderen Ende über eine Rolle führen und mit
Massenstück spannen.
2) Erhitzen.
3) Dehnt sich aus. Kann über Zeiger mit Skala sichtbar gemacht werden.
Versuch nicht effizient! Draht glüht und reißt!

Wärmelehre
Versuch 11 – Bimetall-Blinkschaltung
1) 12 V (= oder ≈) Spannung anlegen.
2) Lämpchen leuchtet.
3) Bimetallstreifen erwärmt sich und öffnet Kontakt. Lämpchen leuchtet nicht.
4) Bimetallstreifen kühlt ab und schließt Kontakt. Lämpchen leuchtet.

Wärmelehre
Versuch 12 – Wärmeleitung in festen Stoffen: Kupfer –Messing –Eisen
1) Zündholzköpfe in Vertiefungen legen.
2) In der Mitte erwärmen.
3) Zündholzköpfe entflammen. Reihenfolge: Kupfer Messing Eisen.

Wärmelehre
Versuch 13 – 4-Takt-Otto Motor
1) Ansaugen, rechtes Ventil (hell) offen, Kolben hinunter.
2) Verdichten, Kolben hinauf, Zünden.
3) Arbeitstakt, Kolben hinunter.
4) Auspuffen, linkes Ventil offen (dunkel), Kolben hinauf.
Im Uhrzeigersinn kurbeln!

Wärmelehre
Versuch 14 – 2-Takt Motor
1) Ansaugen in Kurbelgehäuse und Verdichten im Verbrennungsraum, Zündung am Ende des Taktes.
2) Arbeiten und Verdichten im Kurbelraum.
Am Ende des Arbeitstaktes: Überströmen des frischen Gemisches vom Kurbelraum in den
Verbrennungsraum und Ausschieben der Verbrennungsgase aus dem Verbrennungsraum.
Dornfortsatz am Kolben verhindert das Mischen der frischen mit den alten Verbrennungsgasen!

Wärmelehre
Versuch 15 – Heronsball
1) Oben hinein blasen (Mund oder Pumpe) Überdruck, Hahn schließen.
2) Beim Öffnen Wasser spritzt heraus.

Wärmelehre
Versuch 16 – Aufdruckmesser
1) In Becherglas eintauchen, Kugel halten.
2) Wasser einfüllen.
3) Wenn die Wassersäule so hoch steht wie die Flüssigkeit im Becherglas
Boden sinkt hinunter, da der Druck auf den Boden von oben und
unten gleich groß ist.

Wärmelehre
Versuch 17 – U-Rohr Manometer
1) Düse mit ausströmender Luft (Vakuum-Pumpe) knapp über eine Öffnung des U-Rohrs halten.
2) Die strömende Luft erzeugt einen Unterdruck Wasser steigt in diesem Schenkel hoch.
Vakuum-Pumpe

Wärmelehre
Versuch 18 – Oberflächenspannung
Ausgangslage: Mittelventil geschlossen, Seifenblasen getrennt durch Seitenventile aufblasen, Ventile
Versuch: Mittelventil öffnen
schließen verschieden große Seifenblasen.
Effekt: Luft in kleiner Blase bläst die große Blase auf
Grund: größere Oberflächenspannung der kleineren Seifenblase.

Wärmelehre
Versuch 19 – Bodendruckapparat
Verschieden geformte Gefäße
Der gelbe Marker auf der Stativstange wird an der Wasseroberkante positioniert. Der Reiter wird auf dem
Zeigerhebel so verschoben, dass der Zeiger waagrecht ist.
Entleeren des Gefäßes: Gefäß bis knapp unter den äußeren Dichtungsring herausziehen Flüssigkeit fließt
an der Rückseite heraus.

Wärmelehre
Versuch 20 – „Magdeburger Halbkugeln“
Ventil nur mit der Hand festschrauben
Luft abpumpen.
Luft wieder hineinlassen: Ventil mit der Hand aufschrauben.

Wärmelehre
Versuch 21 – Druckausbreitungsgefäß für Flüssigkeiten
Gute Gebrauchsanleitung!
Kolben waagrecht halten.

Wärmelehre
Versuch 22 – Wärmeleitung mit Netzquadrat
Flamme zuerst anzünden und
dann Netzquadrat von oben
nähern Flamme brennt nur
unterhalb des Netzquadrats.
Mit Netzquadrat Flamme des Bunsenbrenners teilweise löschen.
Netzquadrat liegt auf Ständer,
Flamme oberhalb anzünden.
Flamme brennt nur oberhalb
des Netzquadrats.
Das Netzquadrat ist ein guter Wärmeleiter, es leitet die Hitze aus der Flamme ab leuchtet oberhalb bzw.
unterhalb des Netzquadrats nicht mehr.
Die Flamme mit der Drehschraube möglichst gelb einstellen.

Wärmelehre
Versuch 23 – Tauchsieder zur Bestimmung der Wärmekapazität von Wasser
z ml Wasser =
z g = z/1000 kg
Tauchsieder:
Leistung: x Watt
Wärme Q = Energie E, die man benötigt, um m kg eines Stoffe um ∆T zu erwärmen: Q = c W ·m ·∆T
z ml Wasser werden mit dem Tauchsieder von der Temperatur T1 auf die Temperatur T2 erwärmt:
∆T = T2 – T1
Die dafür benötigte Zeit wird ebenfalls gemessen: y Sekunden
Die vom Tauchsieder abgegeben Energie beträgt daher: E = x · y Ws (Wattsekunden)
Q = E x · y = c W ·m ·∆T
x · y Wattsekunden (J) = c W · Masse des Wassers (kg) · Temperaturdifferenz ∆T (in K)
c W = …
Spezifische Wärmekapazität des Wassers: c W = 4 183 J · kg -1 ·K -1
= Wärmemenge, die man benötigt, um 1 kg Wasser um 1 Grad zu erwärmen

Wärmelehre
Versuch 24 – Doppelthermoelement
Das Doppelthermoelement besteht aus Eisen und Konstantan und wandelt thermische Energie in
elektrische um und umgekehrt
Versuch1: Seebeck – Effekt
Doppelthermoelement an Spannungsmessgerät anschließen
Eine Kontaktstelle wird mittels Kerze oder Bunsenbrenner erwärmt
Spannung zwischen den Kontaktstellen.
Wird die andere Kontaktstelle erwärmt, so kehrt die Thermospannung das Vorzeichen um.
Versuch 2: Peltier – Effekt
Schickt man Strom durch das Element ( max. 12 A ) Abkühlung der einen und Erwärmung
der anderen Kontaktstelle.
Bei umgekehrter Stromzuführung kehren sich auch die Temperaturverhältnisse an den
Kontaktstellen um.

Wärmelehre
Versuch 25 – Luftkissentisch LKT
Zum Waagrechtstellen der Plexiglasplatte Schrauben bei 4 und 2 einschrauben und mit Wasserwaage (im
Mechanikschrank) überprüfen. Gebläse für Luftkissenfahrbahn LKF (Mechanikschrank), 2 Schläuche
(LKF und LKT) verbinden, Schlauch bei LKT einschrauben (bis Anschlag). Blaue „Ränder“ mit Ziffern
1 – 4 auf LKT zur richtigen Ziffer legen. (Reihenfolge: 3 und 4, dann erst 1 und 2 einlegen.)
Versuche: Gase mit kleinsten, Flüssigkeiten mit größeren Schwebekörpern
1) Gasmodell mit grünen oder roten „Molekülen“, Kompression mit Schieber Druckerhöhung
2) Temperaturerhöhung bei Energiezufuhr. Impulsventil (Schwarzer Knopf) mehrmals kurzzeitig öffnen
und schließen Sichtbare Geschwindigkeitserhöhung.
3) Gasgemisch: Grüne und 2 – 3 orange Scheiben Unterschiedliche Geschwindigkeit der Moleküle
4) Brownsche Molekularbewegung: Grüne Moleküle und blauer Schwebekörper Moleküle stoßen
Schwebekörper an. Seine mittlere Geschwindigkeit ist geringer als die der grünen Moleküle.
5) Durchmischung durch Diffusion: Rote und grüne Teilchen werden getrennt voneinander in 2 Hälften
angeordnet Bei Einschalten des Gebläses: Durchmischung
6) Diffusion durch eine poröse Trennwand: Magnetische Barriere (rot) mit Öffnung einlegen, Teilchen in
einer Hälfte anordnen. Nach Einschalten des Gebläses Diffusion.
Versuch 5) auch mit Trennwand möglich.