Dichte und Oberflächenspannung

den gemessenen Gewichtsverlust können wir nun die Dichte einmal durch sein Gewichtsverlust in Wasser errechnen und zum anderen durch die Formel _=m/V, da wir seine Abmessung kennen. Den selben Versuch führen wir nun mit einem unregelmäßigen Gegenstand durch. Dafür nehmen wir einen Kieselstein und messen wieder sein Gewichtsverlust und errechnen damit seine Dichte.

Skizze:

Dichte und Oberflächenspannung

Beschreibung des Meßaufbaus der Oberflächenspannung:

Um die Oberflächenspannung von Wasser zu bestimmen, nehmen wir einen Ring aus einen dünnen Blech. Diesen Ring hängen wir an eine Balkenwaage und setzten sie ins Gleichgewicht. Unter den Ring setzten wir eine Schale mit Wasser und tauchen den Ring knapp ins Wasser ein. Die Schale haben wir auf eine Hebelbühne gestellt und können nun die Schale langsam absenken. Dabei korrigieren wir die Balkenwaage immer so, das Gleichgewicht herrscht. Dies machen wir in sehr kleinen Schritten solange, bis der Ring aus dem Wasser ausreißt. Mit den gemessenen Gewichten können wir nun die benötigte Kraft ausrechnen. Um die Oberflächenspannung zu berechnen, vermessen wir den Ring, um die Flächenvergrößerung zu bestimmen. Den gleichen Versuch führen wir fünfmal durch. Als weiteren Versuch benetzten wir die Oberfläche zwischen dem Ring und der Schale mit etwas

Spülmittel und messen wiederum den maximalen Ausschlag der Balkenwaage. Auch diesen Vorgang wiederholen wir fünfmal, dabei müssen wir allerdings nach jedem Mal die Schale und den Ring säubern.

Skizze:

Dichte und Oberflächenspannung

Auswertung der Oberflächenspannung:

Um die Oberflächenspannung zu bestimmen, vermessen wir den Ring, den wir aus dem Wasser ziehen. Für den Außendurchmesser erhalten wir einen Wert von 19,8 mm und für den Innendurchmesser einen Wert von 19,25 mm. Da sich bei der Formel für die Oberflächenspannung die anzuhebende Strecke herauskürzt, brauchen wir dieses Maß nicht zu messen. Wir bestimmen nun sein Gewicht und erhalten der Wert 19,29 g. Nun heben wir die Schale mit Wasser soweit an, daß der Ring soeben ins Wasser ragt. Ist dies geschehen, setzen wir die Waage wieder in die Horizontale, nun senken wir die Schale und tarieren gleichzeitig die Waage immer wieder aus. Dies vollziehen wir in sehr kleinen Schritten bis der Ring aus dem Wasser reißt. Nun dokumentieren wir den zuletzt eingestellten Wert. Diesen Vorgang wiederholen wir fünfmal. Anschließend führen wir den gleichen Versuch nochmals fünfmal durch, aber diesmal tropfen wir etwas Spülmittel auf die Oberfläche.

Die gemessenen Gewichte kann man nun in Kräfte umwandeln, indem man sie in die Formel F=m*g einsetzt. Wir errechnen wir den Umfang des Ringes aus. Dabei benutzen wir die neutrale Faser zwischen Außendurchmesser und Innendurchmesser. Nun können wir die Oberflächenspannung errechnen.

Wir führen diesen Versuch nochmals durch, diesmal geben wir aber etwas Spülmittel in das Wasser. Jetzt erhalten wir eine deutlich niedrigere Oberflächenspannung ____0,039 N/m.

Ergebnis:

Oberflächenspannung von Wasser = 0,055N/m

Oberflächenspannung von Wasser mit Spülmittel 0,039 N/m

Dichte und Oberflächenspannung

Ergebnisse / Auswertungen / Fehlerquellen / Kritiken

Dichte:

Anhand der Werte kann man erkennen, daß beide Dichtewerte relativ exakt sind. Deshalb kann man sagen, daß das Archimedes - Prinzip zur Ermittlung der Dichte eines Werkstoffes zutreffend ist. Also kann man auch die Dichte von weniger einfachen geometrischen

Werkstoffen ( Kieselstein ) sehr gut bestimmen. Ein Nachteil wäre allerdings, wenn ein Werkstoff zu große Abmaße hätte.

Fehlerquellen:

· Schlechte Handhabung der Waage

· Ungenaues Ablesen der Waage

· Beim Wasser handelte es sich nicht um destilliertes Wasser ( also andere Dichte )

· Nicht genaues Abmessen des Metallzylinders

Oberflächenspannung:

Die Oberflächenspannung des Wassers mit Spülmittel ist wie gedacht geringer. Dies ist dadurch zu erklären, daß die Seifenlösung die Eigenspannung der Wassermoleküle an der Grenzschicht zur Luft abschwächt bzw. aufhebt.

Fehlerquellen:

· Beim Wasser handelte es sich nicht um destilliertes Wasser ( also andere Dichte )

· Nicht genaues reinigen des Behälters nach jedem Versuch ( Restspülmittel )

· Nicht genaues abtrocknen des Ringes

· Schlechte Handhabung der Waage

· Ungenaues Ablesen der Waage