Leitfähigkeitsmessungen - Physikalisches Projektpraktikum

Leitfähigkeitsmessungen
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abwichen. Weiterhin wichen wir vom geplanten Ablauf ab, als wir feststellten, dass Zucker
sich nicht wahrnehmbar in Alkohol löst. Dadurch sind manche Messreihen leider zu einzelnen
Messungen geschrumpft. Anstatt die Messungen ungeachtet von den Problemen mit Zucker
weiter nach Plan durchzuführen maßen wir daraufhin die Leitfähigkeit zusätzlicher Salze.
Hier lief der Versuch nicht unseren Erwartungen entsprechend, allerdings waren die
zusätzlichen Messungen mit Salzlösungen später nützlich, um die Spannungsabhängigkeit der
spezifischen Leitfähigkeit zu untersuchen. Auch reagierten wir teilweise nicht entsprechend
auf auftretende Probleme. Wir fanden zwar eine genauere Waage, was die Genauigkeit bei der
Herstellung der Lösungen stark erhöhte; als wir jedoch später auf ein weiteres Problem
stießen ignorierten wir dieses schlichtweg. Die elektrochemischen Reaktionen an den
Elektroden hinterließen Oxidationsschichten auf ihnen, welche den Widerstand der
Messanordnung vergrößerten. Auf Geheiß unseres Tutors maßen wir weiterhin mit diesen
Elektroden, untersuchten jedoch nicht den Einfluss der Oxidationsschichten auf den
Widerstand der Anordnung. Dies hätte uns ggf. erlaubt, Aussagen über dessen Relevanz im
Bezug auf unsere Messungen zu machen, wäre jedoch durch die zeitlich veränderliche Dicke
der Schicht erneut schwierig geworden. Laut unserem Tutor sollte dieser Einfluss verglichen
mit unseren Messwerten von geringer Größe sein. Die Oxidation der Elektroden hätten wir
mit Wechsel- statt gleichspannung verhindern können. Diese war aber nötig, um die
Abhängigkeit der Leitfähigkeit von der Spannung beobachten zu können.
4.2.2 in den Messwerten
Die Messungenauigkeit der Multimeter beträgt bei der Strommessung jeweils 3%, bei der
Spannungsmessung 0,05% des gemessenen Wertes. Den Einfluss der elektrochemischen
Reaktionen an den Elektroden auf die Leitfähigkeit haben wir nicht untersucht, da dies
weitere Recherchen zu den je nach Salz stattfindenden Reaktionen erfodert hätte, was unserer
Ansicht nach über unseren Versuchsrahmen hinausging. Wir hofften, das es sich ledigleich
um eine innerhalb einer Messreihe gleichbleibende Veschiebung der Leitfähigkeit in eine
Richtung handelte.
Als Messungenauigkeit bei der Abmessung der Ausmaße des Gefäßes nahmen wir einen
halben Millimeter an(Δb = Δ l = 0.5 mm); bei den Strom- und Spannungswerten setzen wir
die Abweichung mit ΔI = 1 µA bzw. ΔU = 0.01 V an. Für die Abweichung bei der Messung
der Füllhöhe nahmen wir einen Millimeter an(Δh = 1mm).
⎛ ∂( l ⋅ I / U ⋅ h ⋅b)
⎞
Δ ρ = ± ∑⎜
⋅ Δxi
⎟
i ⎝ ∂xi
⎠
Formel 2
Wenn man Durchschnittswerte der in unseren Messungen vorkommenden Variablen nimmt
( Füllhöhe 1.4 cm, Spannung 10 V, Strom 20 mA ) dann ergibt sich für ρ ein
durchschnittlicher Messfehler von Δρ = + 0.072 µS/cm.
Die Ergebnisse dieser verglichen wir mit Literaturwerten und konnten daraus Rückschlüsse
auf die Größe der Störeinflüsse ziehen. Im weiteren Verlauf der Messungen diente uns die
Leitfähigkeit des reinen Lösungsmittels als Nullwert.
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