Physikalische Experimente auf dem Luftkissentisch - 3B Scientific

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Physikalische Experimente auf dem Luftkissentisch bei man jeden von der Barriere Nr. 1 aus mit möglichst großer Geschwindigkeit einschießt. Die Bewegungen der Schwebekörper und des Kolbens werden beobachtet. Ergebnis: In dem Maße, wie sich die Teilchenanzahl erhöht, wird der Kolben durch die Stöße der Schwebekörper verschoben. Dadurch nimmt die Fläche, auf der sich die Schwebekörper bewegen, zu. Deutung: Vergrößert man die Anzahl der Moleküle in einem bestimmten Gasvolumen, so nimmt der Druck zu. Ist das Gefäß, in dem sich das Gas befindet, mit einem beweglichen Kolben versehen, so vergrößert sich das Volumen des Gases, wenn die Anzahl der Moleküle zunimmt. Hinweis: Man kann auch die Kraft, die auf den Kolben durch den Luftdruck von außen einwirkt, modellmäßig nachbilden. Dazu neigt man die Experimentierfläche geringfügig, so daß die Schwebekörper den magnetischen Kolben schräg nach oben verschieben müssen, wenn sich die Fläche vergrößern soll. 2.1.14 Diffusion von Gasen Geräte: Luftkissentisch mit Tageslichtprojektor magnetische Barriere, lang 2 Stück magnetische Barriere, kurz 2 Stück magnetischer Kolben l Stück Schwebekörper, rot 6 Stück Schwebekörper, grün 6 Stück Modellierung Realobjekt Modell Gefäß, in dem sich Experimenterfläche die Gase befinden des Luftkissentisches Wände des Gefäßes magnetische Barrieren Trennwand magnetischer Kolben Moleküle des grüne Schwebekörper einen Gases Moleküle des rote Schwebekörper anderen Gases Durchführung: Man richtet den Luftkissentisch horizontal aus und setzt die magnetischen Barrieren ein. Auf die eine Hälfte der Experimentierfläche, in der Nähe der magnetischen Barriere Nr. 1, bringt man die roten, auf die andere Hälfte, in der Nähe der Barriere Nr. 2, die grünen Schwebekörper. Den magnetischen Kolben legt man als Trennwand in die Mitte parallel zu den Barrieren Nr. 1 und Nr. 2. Das Gebläse wird auf kleine Leistung eingestellt, so daß die Schwebekörper gerade schweben. Dann hebt man den Kolben schnell hoch und beobachtet die Bewegung der roten und grünen Schwebekörper. Man wiederholt das Experiment mit einem kräftigeren Luftstrom, nachdem man die roten Schwebekörper dicht an die Barriere Nr. 1 und die grünen dicht an die Barriere Nr. 2 herangelegt hat. Ergebnis: Nach dem Beseitigen der Trennwand durchmischen sich die Schwebekörper infolge ihrer Eigenbewegung gleichmäßig. Die Durchmischung erfolgt bei größerer mittlerer Geschwindigkeit schneller als bei kleinerer. 24
Physikalische Experimente auf dem Luftkissentisch Deutung: Entfernt man die Wand, die zwei Gase in einem Behälter voneinander trennt, so durchmischen sich diese Gase von selbst (Diffusion). Dieser Vorgang vollzieht sich infolge der thermischen Bewegung der Moleküle. Je höher die Temperatur ist, um so größer ist die Diffusionsgeschwindigkeit. Ursache hierfür ist die größere Geschwindigkeit der Moleküle bei höherer Temperatur. Bei der Diffusion geht das System von einem Zustand höherer Ordnung in einen geringerer Ordnung über. Die Entropie nimmt zu. 2.1.15 Diffusion von Gasen durch eine poröse Trennwand Geräte: Luftkissentisch mit Gebläse Tageslichtprojektor magnetische Barriere, lang 2 Stück magnetische Barriere, kurz 2 Stück magnetische Barriere mit Öffnung l Stück Schwebekörper, grün 4 Stück Schwebekörper, rot 6 Stück Modellierung Realobjekt Modell Gefäß, in dem sich Experimentierfläche die Gase befinden des Luftkissentisches Wände des Gefäßes magnetische Barrieren poröse Trennwand magnetische Barriere mit Öffnung Moleküle des rote Schwebekörper einen Gases Moleküle des grüne Schwebekörper anderen Gases Durchführung: Man richtet den Luftkissentisch horizontal aus und versieht ihn mit den magnetischen Barrieren. Die magnetische Barriere mit Öffnung teilt die Experimentierfläche in zwei Hälften. Ihre Enden rasten dabei in die Vertiefungen der Barrieren Nr. 3 und Nr. 4 ein. Auf die eine Hälfte, die durch die magnetische Barriere Nr. 1 mit der Aussparung für den seitlichen Lufteintritt begrenzt ist, legt man die roten Schwebekörper. Man bringt die Schwebekörper bei einem möglichst schwachen Luftstrom zum Schweben und beobachtet die Bewegung der Schwebekörper durch die Öffnung der mittleren Barriere. Das Experiment wird mit einem stärkeren Luftstrom wiederholt, wobei die mittlere Geschwindigkeit der Schwebekörper durch mehrmaliges kurzzeitiges Öffnen des Impulsventils gegenüber dem ersten Experiment erhöht wird. Für das folgende Experiment bringt man auf die eine Hälfte der Experimentierfläche 4 grüne, auf die andere 4 rote Schwebekörper. Nach dem Einschalten des Gebläses wird die Bewegung der Schwebekörper durch die Öffnung beobachtet. Die mittlere Geschwindigkeit der Schwebekörper vergrößert man durch wiederholtes kurzzeitiges Öffnen des Impulsventils. Ergebnis: In allen Experimenten bewegen sich in unregelmäßiger zeitlicher Folge Schwebekörper durch die Öffnung. Das führt bei den ersten beiden Experimenten dazu, daß sich nach einiger Zeit etwa gleich viele Schwebekörper in beiden Hälften befinden. Beim letzten Experiment durchdringen die Schwebekörper die Öffnung in beiden Richtungen. Beide Arten von Schwebekörper durchmischen sich. Diese Vorgänge vollziehen sich um 25
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