Wärmelehre
Der Versuch vermittelt Grundlagen zur Problematik von Phasenumwandlungen und dem Verhalten realer Gase.
Am Beispiel des Wassers wird der Dampfdruck von Flüssigkeiten untersucht. Gemessen werden die Abhängigkeit des Sättigungsdampfdruckes von der Temperatur und die Änderung der Siedetemperatur bei verschiedenen äußeren Drücken.
Letzteres Versuchsergebnis wird zur Bestimmung der Gebäudehöhe herangezogen.
Zustandsänderungen von Luft befolgen in der Nähe von Zimmertemperatur und Normaldruck die Zustandsgleichung idealer Gase. Dieses Verhalten wird im Versuch ausgenutzt, um aus der Messung der Druckänderungen eines nahezu konstanten Gasvolumens in Abhängigkeit von der Temperatur die Gaskonstante und den absoluten Nullpunkt der Temperatur zu bestimmen.
Der Einfluß des sich wegen der Druckmessung mittels eines U-Rohr-Manometers außerhalb des Druckbehälters befindlichen Gases wird untersucht und das Messergebnis entsprechend korrigiert.
Im Versuch wird der Adiabatenexponent von Luft nach zwei unterschiedlichen Methoden bestimmt.
Die Abfolge einer adiabatischen und einer isochoren Zustandsänderung erlaubt aus den gemessenen Drücken die Bestimmung des Adiabatenexponenten κ nach Clément-Desormes.
Das Verfahren nach Rüchardt benutzt adiabatische Zustandsänderungen, die bei harmonischen Schwingungen eines Körpers auf einer Luftsäule auftreten, κ wird aus Schwingungsdauermessungen ermittelt.
Der Versuch stellt wesentliche Einflussgrößen bei der Nutzung von Strahlungsenergie in Solarkollektoren vor, deren Bedeutung für den Wirkungsgrad des Kollektors untersucht wird:
- Transmissionsgrad des Abdeckglases
- Temperatur des Transportmediums
- Wärmeisolation, Konvektionsverluste
Der Versuch vermittelt die Grundlagen technischer Gasverflüssigungsanlagen. Für zwei Gase ist der Joule-Thomson-Koeffizient theoretisch auf der Grundlage der Van-der-Waals-Näherung abzuleiten und experimentell zu bestimmen.
Die durch die gedrosselte Expansion des untersuchten Gases hervorgerufene Temperaturveränderung wird vom Praktikumsprogramm über eine USB-Schnittstelle vom Temperaturmessgerät importiert, gespeichert und grafisch dargestellt.
Der Versuch behandelt die physikalischen Grundlagen von Aggregatzuständsänderungen.
Die Isothermen eines reales Gases (Schwefelhexafluorid) werden ermittelt und im p(V)-Diagramm dargestellt. Aus den Sättigungsdrücken ist die Verdampfungswärme zu bestimmen, aus den kritischen Daten sind die Van-der-Waals-Konstanten des Gases zu berechnen und mit Tabellenwerten zu vergleichen.
Qualitative Experimente am kritischen Punkt werden durchgeführt.
Die Basis thermodynamischer Maschinen ist ein Kreisprozess.
Am Beispiel eines Demonstrationsmotors, der angenähert nach dem Stirling-Kreisprozess arbeitet, werden experimentelle Fertigkeiten vermittelt, die wichtigsten Teilwirkungsgrade mit Hilfe computergestützter Messwerterfassung und zusätzlicher kalorischer Messungen bestimmen zu können:
- Heizungsteilwirkungsgrad
- Thermodynamischer Wirkungsgrad
- Mechanischer Teilwirkungsgrad
Die Messergebnisse werden vom Praktikumsprogramm erfasst und können nach Beendigung des Experimentes in Form einer Excel-Tabelle ausgegeben werden.