Leitfähigkeitsmessungen - Physikalisches Projektpraktikum

4. Auswertung
Leitfähigkeitsmessungen
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4.1 Diskussion der Messergebnisse mit
4.1.1 Wasser
Die spezifische Leitfähigkeit des angeblich destillierten Wassers aus der Leitung im
Projektpraktikum lag nach unseren Messungen mit durchschnittlich 12.5 µS / cm leicht unter
der unteren Grenze des Wertebereiches für gewöhnliches Leitungswasser aus der Literatur.
Einerseits könnte also doch nur gewöhnliches Leitungswasser in den Wasserleitungen der
Praktikums handeln, anderseits wäre es auch denkbar, dass z.B. der Hahn und unser Gefäß
Quellen der Verunreinigung darstellten. Da wir erst im Nachhinein darauf aufmerksam
gemacht wurden, dass hierbei um destilliertes Wasser handele, hielten wir die Reinheit
unseres Messgefäßes auf einem Niveau, welches Messungen mit Leitungswasser angepasst
war.
4.1.1.1 und Salz
Die Messungen mit Wasser und Salz verliefen fast den Erwartungen entsprechend. Mit
doppelter Füllhöhe sank der Widerstand auf die Hälfte des vorherigen Wertes und die
spezifische Leitfähigkeit blieb damit konstant. Wenn wir die Molarität sprich
Ladungsträgerkonzentration erhöhten, stieg die Leitfähigkeit um denselben Faktor. In den
Messungen sind teilweise deutliche Abweichungen vorhanden. Einerseits sind dies
„Ausreißer, also Messwerte, die unerwartet und als einzige aus der Reihe fallen; anderseits ist
mit zunehmender Spannung eine Zunahme der Leitfähigkeit zu beobachten. Wir erklärten uns
das folgendermaßen: In Wasser werden Ionen hydratisiert, d.h. es lagern sich Wassermoleküle
mit ihrer jeweils ungleichnamigen Partialladung an die Ionen an. Um das Ion
weiterzubewegen muss es also zunächst aus seinem Hydratisierungsverbund gelöst, spricht
die Anziehungskraft der Partialladungsträger überwunden werden. Bei geringer Spannung ist
die Kraft, welche das elektrische Feld auf die Ladungsträger ausübt teilweise nicht groß
genug, um dieses Potential zu überwinden. Dies dürfte vor allem bei Teilchen, welche am
Rand des Gefäßes liegen gelten, da dort das Feld noch schwächer ist. Mit größerer Spannung
kann das (dadurch stärkere) elektrische Feld also mehr Ladungsträger bewegen, effektiv
nimmt somit die Zahl der „wirklich freien“ Ladungsträger zu. Lösungen mit größeren und
schwereren Salzionen wie z.B. Ba + hatten im Einklang mit obiger Erläuterung eine geringere
Leitfähigkeit. Beim Anlegen einer Wechselspannung wäre dieser Effekt nicht beobachtbar
gewesen, da sich die wechselnde Leitfähigkeit innerhalb einer Periode der Wechselspannung
ausgeglichen hätte.
4.1.1.2 und Zucker
Änderungen von Füllhöhe,Spannung und Molarität hatten den gleichen Einfluss auf die
Leitfähigkeit wie bei der oben diskutierten Messung. Zucker löste sich aber schlechter in
Wasser, weshalb wir auf geringere Zuckerkonzentrationen auswichen. Die erhaltenen
Messwerte sind in der gleichen Größenordnung wie die Werte der Leermessungen. Bei
höherer Zuckerkonzentration sind sie etwas höher, bei geringerer Konzentration entsprechen
sie teilweise den „Leerwerten“. Es ist damit wahrscheinlich, dass die gegenüber reinem
Leitungswasser geringfügig erhöhte Leitfähigkeit auf andere Faktoren zurückzuführen ist.