Wärmelehre

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Im Versuch wird der Dampfdruck von Wasser untersucht. Zunächst wird die Abhängigkeit des Sättigungsdampfdruckes von der Temperatur gemessen und daraus die Verdampfungsenthalpie ermittelt. In einem weiteren Schritt wird die Abhängigkeit des Luftdruckes und auch der Siedetemperatur von der Höhe im Gebäude untersucht.

Versuchsanleitung

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Im Versuch wird ein näherungsweise konstantes Volumen trockener Luft auf feste Temperaturen erwärmt und der Druck mit einem U-Rohr-Manometer gemessen. Aus der Abhängigkeit des Druckes von der Temperatur wird die allgemeine Gaskonstante und der absolute Temperaturnullpunkt bestimmt.

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Im Versuch wird der Adiabatenexponent von Luft nach zwei unterschiedlichen Methoden bestimmt.

Beim Verfahren nach Clément-Desormes wird Luft in einer Glasflasche einer adiabatischen und einer isochoren Zustandsänderung unterzogen und die sich jeweils einstellenden Drücke gemessen.

Beim Verfahren nach Rüchardt wird genutzt, dass bei der harmonischen Schwingung eines Körpers auf einer Luftsäule laufend adiabatische Zustandsänderungen ablaufen (adiabatische Kompression und Expansion). Aus den gemessenen Schwingungsdauern kann der Adiabatenexpnent ermittelt werden.

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Ein Sonnenkollektor dient der Gewinnung von Wärme aus der Strahlungsenergie der Sonne. Dabei hängt sein Wirkungsgrad von vielen Faktoren ab. Im Versuch werden unter Verwendung einer künstlichen Lichtquelle folgende Einflüsse auf den Wirkungsgrad untersucht:

• Transmissionsgrad des Abdeckglases
• Temperatur des Transportmediums
• Wärmeisolation, Konvektionsverluste

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Der Joule-Thomson-Effekt bildet die Grundlage technischer Gasverflüssigungsanlagen. Im Versuch wird für zwei Gase der Joule-Thomson-Koeffizient theoretisch und experimentell bestimmt. Dazu wird eine Glasapparatur verwendet, die aus einem Hoch- und einem Niederdruckteil besteht. Wird diese von dem Gas durchströmt, kommt es zu einer adiabatischen Expansion und die damit einhergehende Temperaturänderung wird gemessen.

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Die Isothermen des realen Gases Schwefelhexafluorid werden bei verschiedenen Temperaturen unterhalb des kritischen Punktes gemessen und in einem p(V)-Diagramm dargestellt. Daraus werden die jeweiligen Sättigungsdrücke abgelesen und die Verdampfungswärmen bestimmt.

Außerdem werden qualitative Experimente am kritischen Punkt durchgeführt.

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Thermodynamische Maschinen basieren auf Kreisprozessen. Im Versuch kommt ein Motor zum Einsatz, der näherungsweise einen Stirling-Kreisprozess durchläuft. Er wird sowohl als Kältemaschine als auch als Wärmekraftmaschine betrieben. Schwerpunkt des Versuches ist es verschiedene Teilwirkungsgrade zu ermitteln.

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