Absorption thermischer Strahlung durch atmosphärische Gase

3.2. Durchführung des Experiments
3.2 Durchführung des Experiments
Im Folgenden ist zunächst die Durchführung des Hauptexperiments zur Untersuchung
der Absorptionseigenschaften verschiedener Gase beschrieben. Auf dessen Grundlage
wurde ein reduzierter Versuch zur Durchführung im Demonstrationspraktikum
entwickelt, dessen Durchführung im Anschluss ausführlich diskutiert ist. Für diese Versuchsteile
zur Untersuchung der Absorptionseigenschaften verschiedener Gase empfiehlt
es sich, den keramischen Strahler gleich zu Beginn des Aufbaus einzuschalten und wie
in Abb. 3.8 auf der optischen Bank neben dem Messrohr zu platzieren, da sich der
Strahler nur langsam auf seine Betriebstemperatur erwärmt und erst nach ungefähr 14
Minuten in voller Leistung abstrahlt. Währenddessen können die übrigen Komponenten
angeschlossen werden und auf dem Monitor des Laptops im Programm CASSY-Lab
der Spannungsverlauf und der Temperaturverlauf verfolgt werden. Dabei sind die
Messbereiche für Spannung und Temperatur, sowie eine geeignete Taktung (hier 500
ms) im Programm einzustellen. Zeigt die Anzeige stabile Messwerte an, so kann mit der
Durchführung des eigentlichen Experiments begonnen werden. Dazu wird im Programm
die Messung gestartet und die Gase aus den Druckgasflaschen nacheinander über einen
Schlauch in das, zunächst mit Umgebungsluft gefüllte, Messrohr geleitet. Um dabei
jeweils sicher zu gehen, dass die Absorption gesättigt ist, wird bei geöffneten Ventilen
so lange Gas in das Messrohr eingelassen, bis keine Veränderung der detektierten
Spannung mehr zu erkennen ist. Wichtig zu bemerken ist, dass dies nicht unbedingt
bedeutet, dass das Messrohr vollständig mit dem Gas gefüllt ist. Man spricht dann
von einer Sättigung der Absorptionsbanden. Erst nachdem sich der Spannungs- und
Temperaturverlauf stabilisiert haben, in den folgenden Messungen jeweils 5 Minuten,
wird das nächste Gas zugeführt.
3.2.1. Analyse der Absorptionseigenschaften atmosphärischer
Gase
In diesem ersten Versuchsteil werden die Absorptionseigenschaften einer Vielzahl
atmosphärischer Gase untersucht. Entsprechend der zeitlichen Entwicklung des Experiments
ist zunächst eine Messung unter Verwendung eines Aluminiumrohrs diskutiert,
welche die Problematik der Temperaturmessung mit metallischen Rohrmaterialien
darstellt. Dieser Umstand erforderte letztlich die Herstellung eines neuen Rohres aus
einem schlechter wärmeleitenden Material und erneute Durchführungen des Experiments.
Die mit einem Plexiglasrohr aufgenommenen Messungen sind im zweiten Abschnitt
ausführlich diskutiert. Zur Demonstration der Abhängigkeit der gasspezifischen
Eigenschaften vom eingestrahlten Spektrum, also von der verwendeten Strahlungsquelle,
wurde die Messung zusätzlich unter Verwendung verschiedener thermischer
Strahler, des keramischen Strahlers, der Baulampe und des Bunsenbrenners durchgeführt.
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