Physikalische Experimente auf dem Luftkissentisch - 3B Scientific

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Physikalische Experimente auf dem Luftkissentisch 2.1.9 Temperaturerhöhung von Gasen bei Energiezufuhr Geräte: Luftkissentisch mit Gebläse Tageslichtprojektor magnetische Barriere, lang 2 Stück magnetische Barriere, kurz 2 Stück Schwebekörper, rot 12 Stück Schwebekörper, grün 4 Stück Modellierung Realobjekt Modell Gefäß, in dem sich Experimentierfläche das Gas befindet des Luftkissentisches Wände des Gefäßes magnetische Barrieren Moleküle des Gases rote Schwebekörper Moleküle mit höherer grüne Schwebekörper Energie Durchführung: Nach dem horizontalen Ausrichten des Luftkissentisches werden die magnetischen Barrieren aufgelegt und die roten Schwebekörper gleichmäßig auf der Experimentierfläche verteilt. Man sorgt für einen Luftstrom, der gerade ausreicht, um alle Schwebekörper zum Schweben zu bringen. Dadurch ist die mittlere Geschwindigkeit der roten Schwebekörper gering. Kurze Zeit danach schießt man die 4 grünen Schwebekörper mit möglichst großer Geschwindigkeit zwischen die roten. Das kann rasch aufeinanderfolgend von einer Ecke aus erfolgen. Dazu hält man jeweils einen Schwebekörper unmittelbar in der Ecke mit dem Zeigefinger fest und läßt ihn schnell los. Es ist aber auch möglich, alle 4 Schwebekörper gleichzeitig an eine Barriere zu drücken, mit den Fingern festzuhalten und dann freizugeben, so daß sie mit großer Geschwindigkeit auf die roten Schwebekörper prallen. Ergebnis: Die mit großer Geschwindigkeit eingeschossenen grünen Schwebekörper erhöhen merklich die mittlere Geschwindigkeit der roten Schwebekörper. Deutung: Wird einem Gas Energie zugeführt, so erhöht sich dessen Temperatur. Die vorgenommene Energiezufuhr kann gedeutet werden als Einschießen schneller Teilchen, Mischen mit einem Gas höherer Temperatur oder Erwärmen. Hinweise: Die Energie kann auch dadurch zugeführt werden, daß das Impulsventil mehrmals kurzzeitig geöffnet wird. Damit die Schwebekörper auch bei geöffnetem Ventil sicher schweben, ist ein stärkerer Luftstrom erforderlich. Zur Wiederholung des Experiments wird der Luftstrom allmählich verringert, bis die Bewegung aufhört, und nachfolgend wieder auf den ursprünglichen Wert eingestellt. 2.1.10 Form– und Volumenverhalten von Gasen Geräte: Luftkissentisch mit Gebläse Tageslichtprojektor magnetische Barriere, lang 2 Stück magnetische Barriere, kurz 2 Stück magnetischer Kolben l Stück Schwebekörper, grün 12 Stück Modellierung Realobjekt Modell Gefäß, in dem sich von den magnetischen das Gas befindet Barrieren und dem magnetischen Kolben umgebene Experimentierfläche des Luftkissentisches Wände des Gefäßes magnetische Barrieren Kolben zur magnetischer Kolben Veränderung von Form und Volumen des Gasraumes Gasmoleküle Schwebekörper 20
Physikalische Experimente auf dem Luftkissentisch Durchführung: Man richtet den Luftkissentisch horizontal aus und legt die magnetischen Barrieren auf. Durch Auflegen des magnetischen Kolbens teilt man die Experimentierfläche in zwei Hälften. In einer der Hälften legt man die Schwebekörper dicht nebeneinander, so daß der gegenseitige Abstand nicht viel mehr als l cm beträgt. Die Leistung des Gebläses wird so weit gesteigert, daß alle Schwebekörper sicher schweben. Durch schnelles Hochheben des Kolbens wird die Fläche, die den Schwebekörpern zur Verfügung steht, vergrößert. Der Kolben wird wieder in der Nähe einer Barriere auf die Experimentierfläche aufgesetzt und sein Stiel abwechselnd nach rechts und links bewegt, so daß sich die Form der Experimentierfläche, auf der sich die Schwebekörper bewegen können, verändert. In beiden Fällen wird beobachtet, wie die Schwebekörper auf die Flächenänderung reagieren. Ergebnis: In beiden Experimenten füllen die Schwebekörper die zur Verfügung stehende Fläche voll aus. Sie verteilen sich dabei schnell auf die ganze Fläche. Deutung: Gase besitzen keine bestimmte Form und kein bestimmtes Volumen. Sie füllen schnell den ganzen Raum aus, der ihnen zur Verfügung steht. Hinweis: Die Experimente können mit verschiedenen Anfangsstellungen des Kolbens und unterschiedlichen mittleren Geschwindigkeiten der Schwebekörper wiederholt werden. Je dichter die Teilchen anfangs zusammengedrängt sind und je größer ihre mittlere Geschwindigkeit ist, um so schneller nehmen sie die gesamte Fläche ein. 2.1.11 Adiabatische Kompression und Expansion von Gasen Geräte: Luftkissentisch mit Gebläse Tageslichtprojektor magnetische Barriere, lang 2 Stück magnetische Barriere, kurz 2 Stück magnetischer Kolben 1 Stück Führungsstück für den l Stück magnetischen Kolben Schwebekörper, rot 10 Stück Modellierung Realobjekt Modell Gefäß, in dem sich von den magnetischen das Gas befindet Barrieren und dem Kolben umgebene Experimentierfläche des Luftkissentisches Wände des Gefäßes magnetische Barrieren Kolben zur magnetischer Kolben Veränderung des Volumens des Gases Gasmoleküle Schwebekörper Durchführung: Der Luftkissentisch wird horizontal ausgerichtet und mit magnetischen Barrieren versehen. Den Kolben legt man an den Rand der Experimentierfläche. Zur Führung der Kolbenstange setzt man das Führungsstück für den magnetischen Kolben 21
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