Praktikumsskript Stand: WiSe 2010/2011 - Fachbereich Chemie ...

3. Versuchsgruppe: Modellversuche 26
3.2.1. Reaktionsfolge:
Durchführung:
Um eine Reaktionsfolge mit einem Zwischenprodukt zu simulieren, muss man drei Messzylinder
(stellvertretend für Edukt, Zwischenprodukt und Endstoff) verwenden und wie folgt vorgehen:
Der erste 100 ml Messzylinder wird mit Wasser gefüllt, ein zweiter 50 ml und ein dritter 100 ml
Messzylinder sind zu Beginn leer.
Jetzt wird aus dem ersten Messzylinder Wasser mit einem weiten Rohr in den zweiten
Messzylinder überführt und gleichzeitig aus dem zweiten Messzylinder mit einem etwas engeren
Rohr Wasser in den dritten Messzylinder überführt. Zwei derartige Hubvorgänge stellen eine
Zeiteinheit dar.
Die Zahl der Hubvorgänge, nach denen abgelesen wird, ist passend zu wählen. Der Versuch wird
fortgesetzt, bis der erste Messzylinder weitgehend leer ist.
Auswertung während des Praktikumstages:
Die Messdaten erfassen, graphisch auftragen und interpretieren.
3.3 Ein Modellversuch zur maximalen Nutzarbeit
Die maximale Nutzarbeit, die einem System mit potentieller Energie entnommen werden kann
(z. B. einer Batterie ihre potentielle chemische Energie), ergibt sich bei reversibler Reaktionsführung.
Ein Modell soll das Prinzip der Annäherung an eine reversible Führung am Beispiel der
potentiellen Energie eines gereckten Gummibandes, das benutzt wird, um Nutzarbeit zu leisten,
zeigen.
Versuchsbeschreibung:
Sechs Gewichte werden von einem Gummiband gehalten. Die in diesem System enthaltene
potentielle Energie, die benutzt werden kann, ein Gewicht zu heben, soll in unterschiedlichem
Ausmaß genutzt werden.
1) Grenzfall ohne Gewinnung von Nutzarbeit:
Die sechs Gewichte werden heruntergenommen; das Gummiband schnerrt zusammen.
Es wird praktisch keine Nutzarbeit (zum Heben der Gewichte) gewonnen; der Ablauf wird
irreversibel geführt.
2) Übergang zur Gewinnung von Nutzarbeit:
Nur einzelne Gewichte werden nacheinander heruntergenommen. Die verbleibenden
Gewichte der Masse m werden eine jeweils kleine Strecke gehoben, die durch Messen der
Bodenhöhe h vor und nach dem Herunternehmen der Gewichte erfasst werden muss.
Nutzarbeit G = m . h . g [J = kg . m 2 /s 2 ] mit g = 9,81 m/s 2 .
3) Grenzfall mit maximaler Nutzarbeit:
Es werden winzig kleine Gewichtsanteile heruntergenommen. Damit wird immer ein
maximaler Gewichtsanteil um kleine Strecken gehoben. Die Versuchsführung ist für diesen
Grenzfall reversibel. Die Nutzarbeit entspricht der Integration dieses Vorganges.
Versuchsdurchführung: