Absorption thermischer Strahlung durch atmosphärische Gase

Versuch 29 - Absorption von Wärmestrahlung durch atmosphärische Gase Seite 8
3 Der Versuchsaufbau
Der Versuchsaufbau besteht aus einem keramischer 60W-Strahler als Strahlungsquelle,
einem Messrohr zum Einbringen der Gase und einer Thermosäule zur Detektion der
transmittierten Strahlungsleistung. Diese sind gemäß Abb. 1 auf einer optischen Bank
zu montieren. Das Messrohr ist aus Plexiglas gefertigt, besitzt zwei verschließbare
Ventile zum Ein- und Auslassen der Gase und ist mit infrarotdurchlässiger PET-Folie
abgedichtet. An der Oberseite befindet sich eine Einführöffnung für den Temperaturfühler,
die mit einem Pfropfen aus Hartgummi abgedichtet ist. Die Thermosäule
dient zum Nachweis der durch das Messrohr transmittierten Strahlungsleistung und
liefert ein zur auftreffenden Strahlungsleistung proportionales Spannungssignal (siehe
Gebrauchsanleitung im Anhang). Mit dem Computermodul Cassy und einem Laptop
können die Spannungsmesswerte der Thermosäule, sowie die Temperaturwerte des
zusätzlich in das Messrohr eingebrachten Thermofühlers, aufgezeichnet und analysiert
werden.
Datenaufnahme mit dem Computermodul Cassy
Zur Datenaufnahme wird die Thermosäule mit dem Mikrovolt-Adapter und der Thermofühler
mit dem NiCr-Ni-Adapter am Sensor-Cassy angeschlossen, welches wiederum
über USB mit dem Laptop verbunden ist. Mit der Software Cassy-Lab können die Daten
aufgezeichnet und im Diagramm visualisiert werden. Dazu sind im Einstellungsfenster
( oder F5) zunächst die Sensoreingänge zu aktivieren und geeignete Messbereiche
für die Spannungs- und Temperaturwerte auszuwählen. Mit F9 oder durch Klicken auf
kann dann die Messung gestartet, und zeitgleich im Diagramm dargestellt werden.
Zur geeigneten Darstellung lassen sich die Achseneinstellungen mit Rechtsklick auf
die entsprechende Achse aufrufen und verändern. Weitere Beschriftungs- und Auswertungsoptionen
erscheinen durch Rechtsklick in das Diagramm.
Einbringen der Gase
Für diesen Versuch liegt Kohlendioxid und Stickstoff in zwei Druckgasflaschen vor. Die
Flaschen sind jeweils mit einem Druckmindererventil ausgestattet, welches jeweils mit
einer Anzeige des Flaschendrucks sowie einer Anzeige für den Druck im Druckmindererventil
ausgestattet ist. Mit Hilfe einer Stellschraube kann dieser Druck bei geöffnetem
großen Flaschenventil fein auf Werte bis 5 bar eingestellt werden. Zum Befüllen des
Messrohrs wird die Gasflasche über den 6 mm dicken Schlauch mit dem strahlerfernen
Ventil verbunden, am Messrohr die Ventile geöffnet (senkrechte Stellung), und
mit dem Regler am Druckminderer der Zufluss gesteuert. Um sicher zu stellen, dass
die Absorption gesättigt ist, wird der Zufluss erst abgestellt, wenn keine Veränderung
der detektierten Spannung mehr zu erkennen ist. Um Umgebungsluft in das Messrohr
einzulassen ohne die PET-Folie entfernen zu müssen liegt eine Luftpumpe bei,
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