Versuchsanleitung

Aufgabenzur Durchführung vorOrt
C.D.Bredl
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6. Präparieren Sie das „oben offene Rohr“ – der obere Gummistopfen soll ca. 1 cm Distanz von der
Rohröffnung entfernt befestigt werden.
• Bestimmen Sie Resonanzfrequenzν R und zugehöriges Gasvolumen V 0 mit eingesperrter Luft.
Sammeln Sie 20 bis 30 Wertetripel(V 0 ,ν R , 1/ν 2 R ). Volumina V 0 sollen den Bereich von ungefähr
65 cm 3 bis herab zu 15 cm 3 umfassen.
• Bestimmen Sie in gleicher Art Resonanzfrequenzen und Volumina für Kohlendioxid und Argon
als eingeschlossene Gase. Ihr Betreuer weist Sie in die Spülvorgänge beim Gaswechsel ein.
• Protokollieren Sie den aktuell herrschenden Luftdruck sowie die Masse „Ihres“ Kolbens.
Aufräumen: spülen Sie die Apparatur wieder mit Luft und verschließen sie (oberer Gummistopfen !).
7. Auftragungen für jedes Gas auf eigenem Blatt:
• Tragen Sie 1/ν 2 über das Volumen V 0 auf (oder V 0 gegenν −2 , falls Ihnen das besser gefällt).
• Grenzen Sie ein (möglichst schmales) Gebiet ein, welches bei normalverteilten Messpunkten
einem beidseitigenσ-Intervall für den Adiabatenkoeffizientκentspricht. Welche Gestalt hat
dieses Gebiet bzw. wozu benötigen Sie den Koordinatenursprung ?
Es ist zweckmäßig, diese Auftragungen auf transparenten Blättern mit deckungsgleichen Skalenteilungen
zu erstellen: Jedes Gas wird unabhängig von den anderen „graphisch ausgewertet“. In
Aufgabe 11 erfolgt der Vergleich durch Aufeinanderlegen. . .
Verwendbar (aber heutzutage schwer erhältlich) ist transparentes Millimeterpapier. Alternativ tun’s
zwei Blatt neutrales Transparentpapier 4 gemeinsam mit einem Blatt gewöhnlichem Millimeterpapier
als Referenz (Achsen durchpausen!).
8. Auswertung:
• Passen Sie G an die aktuellen Gegebenheiten an: Der mittlere Druck p 0 des eingeschlossenen
Gases ergibt sich aus dem äußeren Luftdruck und einem Beitrag des Kolbens.
• Für jedes Gas berechnen Sie die Intervallgrenzenκ−σ bzw.κ+σ anhand der Gebiete aus
Aufg. 7. Bestimmen Sie darausκundσ.
• Erstellen Sie eine Tabelle mit Plätzen für die Zahlenwerte vonκ ,σ ,κ theo , f theo , f min , f max und
(f theo + ˜f) . Werte für f min und f max bestimmen Sie ausκ±σ. Bestimmung von ˜f ist Thema der
Aufgabe 10.
• Ergänzen Sie die Graphen um Linien, welche den Erwartungenκ theo der Aufg. 1 entsprechen.
• Versehen Sie jede Linie Ihrer Graphen mit der zugehörigen f -Angabe (pro Gas also drei Linien).
9. Fehlerbetrachtung fürκ: Behandeln Sie folgende Fehler- und Störquellen getrennt voneinander:
(a) Statistische Unsicherheiten sind abhängig von Experimentator und Tagesform. Als relative Fehler
vonκanzugeben.
(b) Systematische und bei allen Gasen gleichartig aufκwirkende (relative) Fehler anhand von Toleranzen
in den Daten der Apparatur und ihres Umfeldes – einmalig zu quantifizieren.
(c) Einfluss der Dämpfung – systematische Verschiebung vonκ(bei naiver Verwendung der Resonanzfrequenz),
die bei Kenntnis vonδ vermeidbar wäre, siehe Hausaufgabe 5.
• Wie wirkt sichδ auf das Verhältnisν 2 0 /ν2 R
und damit aufκaus ?
• Schätzen Sieδ ab: Nach Entfernen der Spule klingt die Amplitude der Schwingung in (grob)
0.3 s auf den 1/e-fachen Ausgangswert ab. Im ungünstigsten Fall istν R ≈ 11 Hz.
• Rückschau auf die Größe zuvor betrachteter Fehler. . .
10. Fehlerbetrachtung und -Reparatur für Freiheitsgrade f mess :
Der Einfluss der Behälterwandung (Kalorimeterkonstante ˜K) ist systematisch und reproduzierbar. An
der Apparatur ist ˜K aber nicht angegeben. Sie sollen einen plausiblen Wert für ˜f (und damit auch für
˜K) vorschlagen, übersichtlich tabellieren (vgl. Aufgabe 8) und visualisieren.
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können Sie im Praktikum erwerben
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