Infomappe - Merck Jugend forscht - Merck KGaA

Kurzfassung Stand 31
Thema Schallpyrometrie im Raumtemperaturbereich
Teilnehmer: Name (Alter) Anschrift Schule/Institution/Betrieb
30 Jahre Jugend forscht @ Merck; Hessischer Landeswettbewerb am 14. und 15. März 2012
www.merck.de/jugend-forscht
Fachgebiet Physik
Jonas Kölzer (19) 35683 Dillenburg Wilhelm-von-Oranien-Schule
Dillenburg
Nico Hofeditz (19) 35708 Haiger Wilhelm-von-Oranien-Schule
Dillenburg
Betreuung: Herr Dr. Brockhaus
Ort der Projekterstellung: Wilhelm-von-Oranien-Schule
Vielleicht ist Ihnen folgende Situation bekannt: Hat man im Winter einmal kurz ein Zimmer gelüftet und betritt es
wieder, so ist es auf einmal ziemlich kalt. Ein Blick auf das gute, alte Flüssigkeitsthermometer auf der anderen
Seite des Raums zeigt jedoch: Die Temperatur liegt bei 20°C.
Dass diese Aussage falsch ist, merkt man spätestens dann, wenn man einige Zeit in diesem Raum verbringt
und ihn wegen der vermeintlich warmen Raumtemperatur nicht weiter beheizt. Zum einen fühlt es sich weiterhin
kalt an, zum anderen sinkt aber auch die vom Thermometer angezeigte Temperatur.
Die Entwicklung eines völlig trägheitslosen Thermometers war im vergangenen Jahr und ist auch in diesem
Jahr wieder Thema unserer Arbeit. Das Thermometer registriert jede Änderung der Temperatur ohne sichtbare
Verzögerungen.
Es funktioniert dabei auf schallpyrometrischer Basis. Das bedeutet, dass eine Messung der Lufttemperatur
mithilfe von Schallwellen, also völlig berührungslos, vorgenommen wird. Dies geschieht durch eine
Laufzeitmessung mit einem Lautsprecher und zwei Mikrofonen. Da sich die Schallgeschwindigkeit mit der
Temperatur ändert, ist es möglich, über die Messung der Geschwindigkeit einer Schallwelle eine
Temperaturangabe zu machen.
Das Thermometer wurde in diesem Jahr so weit verbessert, dass es nun möglich ist, die Temperatur im Bereich
von 10°C bis 30°C auf +/- 0,4°C genau zu bestimmen.
Dies gelang durch eine Veränderung des Signaltons, sowie des Impuls-Pausenverhältnisses am Frequenzgenerator
und durch elektrisches Triggern. In Kooperation mit Unternehmen entstand ein Metallträger für die
Mikrofone, deren Abstand anschließend, ebenfalls mit Unterstützung einer Firma, durch eine Präzisionsmessung
exakt ermittelt wurde.
Außerdem können in diesem Jahr Referenzmessungen mit einem elektrischen Thermometer, welches mit
Thermoelementen funktioniert, gemacht werden, um Messungen auf direktem Wege zu überprüfen und so ein
Vergleich des Schallthermometers zu einem zweiten Thermometer gewagt werden.
Eins steht dabei in jedem Fall fest: „Falls es bei Jugend forscht in diesem Jahr zu heiß hergehen sollte, wissen
wir zuerst Bescheid!“
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