PDF, 2,54 MB - Fachhochschule Düsseldorf

Thermodynamik - eine Spritze als Wasserkocher
Material
neue Einwegspritze (ca. 5 ml oder mehr)
heißes Wasser
Aufbau und Durchführung
In die Spritze wird heißes Wasser (min. 40ºC) ca. 2 - 3 cm hoch aufgezogen, dann dreht
man die Spritze und presst eventuell eingeschlossene Luft wieder hinaus. Für den Versuch
muss nun die Öffnung der Spritze dicht verschlossen gehalten werden. Dazu können die
Finger verwendet werden, oder man verschließt die Spritze indem man den vordersten Teil
kurz mit einer Flamme erwärmt und mit einer Zange zusammendrückt. Nun wird langsam
aber kräftig an dem Kolben gezogen, und es kann eine Blasenbildung in der Flüssigkeit
beobachtet werden. Nach einiger Zeit füllt sich eine kleine Kammer über dem Wasser mit
einem Gas, das nur aus dem Wasser stammen kann und demnach aus Wasserdampf
besteht. Lässt man den Kolben los, so wandert er wieder Richtung Flüssigkeit und der
Wasserdampf verschwindet wieder.
Erklärung
Eine Flüssigkeit beginnt bei einem niedrigeren Umgebungsdruck eher zu sieden. Demnach
hat man zwei Möglichkeiten eine Flüssigkeit zum Sieden zu bringen: Entweder man erhöht
die Temperatur der Flüssigkeit, diese Möglichkeit macht man sich für gewöhnlich beim
Kochen zu nutze oder man senkt den Umgebungsdruck, was hier in diesem Experiment
passiert ist. Beim Ziehen am Kolben erhöht man das Volumen über der Flüssigkeit. Nach
der idealen Gasgleichung sinkt mit steigendem Volumen eines Gases der Druck im Gas,
welcher wiederum den Umgebungsdruck der Flüssigkeit ausmacht. Die Teilchen der
Flüssigkeit können also leichter aus der Flüssigkeit ausbrechen, die Flüssigkeit siedet.
Robert Schantl, Physikalische Freihandexperimente zur Thermodynamik, Diplomarbeit an der
Naturwissenschaftlichen Fakultät, Karl-Franzens-Universität Graz, Ao. Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Gernot
Pottlacher, Institut für Experimentalphysik, Karl-Franzens-Universität Graz, 2007.
http://portal.tugraz.at/pls/portal/docs/page/Files/i5110/files/Forschung/Thermophysik/DA-RobertSchantl.pdf
(modifiziert Kameier 2011)
FH Düsseldorf 2011 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik/
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