Messung von k nach Clement - Desormes, Rüchardt und Flammersfeld: Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Welche Methoden zur Bestimmung des Adiabatenexponenten k werden in diesem Text beschrieben?
Der Text beschreibt drei verschiedene Methoden zur Bestimmung des Adiabatenexponenten k: die Methode nach Clement-Desormes, die Methode nach Rüchardt und die Methode nach Flammersfeld. Jede Methode wird detailliert mit Versuchsbeschreibung, Messwerten (obwohl die tatsächlichen Werte durch "Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten" ersetzt wurden), Fehlerberechnungen und Ergebnissen erläutert.
Wie funktioniert die Methode nach Clement-Desormes?
Die Methode nach Clement-Desormes basiert auf mehreren Zustandsänderungen in einem Gefäß mit bekanntem Volumen. Durch das Erhöhen und anschliessendes schlagartiges Entlüften des Drucks im Gefäß und die anschliessende isochore Erwärmung auf Umgebungstemperatur, können aus den gemessenen Druckdifferenzen (mittels Flüssigkeitsmanometer) der Adiabatenexponent k berechnet werden.
Wie funktioniert die Methode nach Rüchardt?
Die Methode nach Rüchardt nutzt die Schwingungsdauer einer Kugel auf einem Luftpolster in einem geschlossenen Gefäß. Die Schwingungsdauer ist abhängig vom Adiabatenexponenten k. Durch Messung der Schwingungsdauer über mehrere Messungen lässt sich k berechnen. Die Luft im Gefäß erfährt während der Schwingungen adiabatische Zustandsänderungen.
Wie funktioniert die Methode nach Flammersfeld?
Die Methode nach Flammersfeld ähnelt der Methode nach Rüchardt, verwendet aber eine erzwungene Schwingung eines zylindrischen Körpers in einem ähnlichen Aufbau. Ein wichtiger Unterschied ist die Kompensation des Gasverlusts durch Undichtigkeiten mittels eines Überdrucks und eines Schlitzes oberhalb der Gleichgewichtslage. Die Bedingungen sind ähnlich zu denen der Methode von Rüchardt, daher lässt sich k mit einer ähnlichen Formel berechnen.
Welche Messwerte werden in den einzelnen Methoden verwendet?
Für jede Methode wird eine Messwertetabelle erwähnt, deren Inhalt jedoch durch "Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten" ersetzt wurde. Es werden Druckdifferenzen (Clement-Desormes), Schwingungsdauern (Rüchardt und Flammersfeld) und geometrische Größen des Versuchsaufbaus gemessen.
Wie werden die Fehler berechnet?
Der Text beschreibt die Fehlerberechnung für die gemessenen Höhen (Clement-Desormes), die Schwingungsdauer und daraus resultierend für den Adiabatenexponent k für alle drei Methoden. Die detaillierten Berechnungen sind jedoch durch "Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten" ersetzt.
Wie lauten die Ergebnisse der drei Methoden und wie werden sie mit dem Literaturwert verglichen?
Die Ergebnisse der drei Methoden zeigen einen deutlich kleineren Wert für den Adiabatenexponenten k als den Literaturwert von 1,4. Die Abweichungen werden auf Messfehler, Ablesegenauigkeit und andere Fehlerquellen zurückgeführt. Die genauen Ergebnisse sind nicht explizit angegeben, da die entsprechenden Abbildungen fehlen.
Für welchen Zweck ist diese Arbeit gedacht?
Laut Einleitung ist diese Arbeit eine umfassende Sprachvorschau und dient der akademischen Nutzung, insbesondere der Analyse von Themen in strukturierter und professioneller Weise. Die Daten stammen aus einer Publikation eines Verlags.
Messung von k nach Clement - Desormes :
Versuchsbeschreibung :
Bei dieser Methode erfährt ein in diesem Gefäß (Volumen etwa 20 l) hintereinander mehrere Zustandsänderungen. Aus den sich einstellenden Drücken kann man dann k bestimmen. Diese werden mit einem Flüssigkeitsmanometer gemessen, wobei die Höhe h die Druckdifferenz zum Umgebungsdruck angibt. Mit einem Blasebalg wird der Druck im Gefäß etwas erhöht. Durch Öffnen des Hahns wird schlagartig ein Druckausgleich zur Umgebung Durchgeführt, die Zustandsänderung ist adiabatisch, die Temperatur sinkt. Der Druckausgleich bewirkt eine Vergrößerung des von dem Gas eingenommenen Volumens (das Gas befindet sich dann teilweise außerhalb des Gefäßes) . Der Hahn wird wieder geschlossen. Das Gas erwärmt sich isohor auf die Umgebungstemperatur. Dies bewirkt einen Druckanstieg. Die Drücke werden mit einem Flüssigkeitsmanometer gemessen. Dabei gibt die Höhe der Flüssigkeitssäule die Druckdifferenz zum Umgebungsdruck an. Somit kann k aus den Höhen der Flüssigkeitssäulen von Zustand 1 und Zustand 3 berechnet werden :
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Meßwertetabelle :
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Fehlerberechnung von h 1 und h 3 :
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Fehlerberechnung von _Dk :
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Also :
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Zahlenstrahl :
Fehlerberechnung des Mittelwertes von k :
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Also: [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]
Messung von k nach Rüchardt :
Versuchsbeschreibung :
Dieses Verfahren basiert auf der Tatsache, daß die Schwingungsdauer einer Kugel auf einem Luftpolster von k abhängig ist. Ein Gefäß von 10,5 l Volumen ist durch ein vertikal angeordnetes Präzisionsrohr, in dem eine genau eingepaßte Kugel schwingen kann, verschlossen. Wird die Kugel aus ihrer Gleichgewichtslage ausgelenkt, so vollführt sie auf dem Luftpolster des Gefäßes Schwingungen. Da die Schwingungsdauer klein ist im Vergleich zu den Zeiträumen, in denen ein Temperaturausgleich stattfindet, erfährt die Luft während der Schwingungen adiabatische Zustandsänderungen. Es wird die Dauer von 5 Messungen gemessen. Wird die Kugel um x aus der Gleichgewichtslage ( in positive Richtung ) ausgelenkt, so vergrößert sich das Volumen V0 um DV = ARohr * x. Gleichzeitig verringert sich der Druck um DP. Wird das Volumen verkleinert, so erhöht sich der Druck.
Meßwertetabelle :
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Die anderen Größen :
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Berechnung des Adiabatenexponenten :
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Fehlerberechnung des Mittelwertes von T :
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Fehlerberechnung von Dk :
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Also :
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Zahlenstrahl :
Fehlerberechnung des Mittelwertes von k :
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Also : [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]
Messung von k nach Flammersfeld :
Versuchsbeschreibung :
Im Gegensatz zur Methode nach Rüchardt, bei dem die Kugel eine freie Schwingung ausführt, die jedoch gedämpft ist, wird bei diesem Verfahren eine erzwungene Schwingung in einem ähnlichen Aufbau verwendet, bei dem außerdem der durch Undichtigkeiten verursachte Gasverlust ausgeglichen wird. Ein in diesem Fall zylindrischer Körper bewegt sich in einem vertikal angeordneten Präzisions- glasrohr, das ein Gefäß mit einem Volumen von 1,13 l verschließt, auf dem Luftpolster. Mit leichtem Überdruck wird in das Gefäß Luft eingeleitet, so daß der Schwingung eine Aufwärtsbewegung überlagert wird. Oberhalb der Gleichgewichtslage ist ein Schlitz eingeschliffen, durch den der Überdruck abgebaut wird, wenn sich der Schwingkörper oberhalb des Schlitzes befindet. Da gleichzeitig die antreibende Kraft wegfällt, bewegt sich der Körper wieder nach unten und setzt die Schwingung fort. Somit wird einerseits durch die phasenrichtige Anregung der reibungsbedingte Energieverlust ausgeglichen und andrerseits das leckbedingte Verlagern der Gleichgewichtslage des Schwingkörpers nach unten verhindert. Im Wesentlichen sind die Bedingungen jedoch mit denen der Methode von Rüchardt vergleichbar, so daß sich der Adiabatenexponent ebenfalls nach [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] bestimmt.
Meßwertetabelle :
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Die anderen Größen :
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Fehlerberechnung des Mittelwertes von T :
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Fehlerberechnung von Dk :
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Also :
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Zahlenstrahl :
Fehlerberechnung des Mittelwertes von k :
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Vergleich der Mittelwerte k von allen 3 Methoden mit dem Literaturwert :
Der Adiabatenexponent beträgt laut Literatur 1,4. Bei allen drei Methoden war dieser Wert deutlich kleiner. Der genaue Wert war schwer zu ermitteln. Dieser ist offensichtlich durch die Zeitmessung, Ablesegenauigkeit, Fehlerquellen u.a. bedingt.
- Arbeit zitieren
- R. Kleiner (Autor:in), 1998, Luft - Adiabatenexponenten, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/96364
