Temperatur-Sensor, C

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1 Temperatur-Sensor, C PHYWE Systeme GmbH & Co. KG Robert-Bosch-Breite 10 D Göttingen Phone +49 (0) Fax +49 (0) info@phywe.de Internet Das Gerät entspricht den zutreffenden EG-Rahmenrichtlinien. Betriebsanleitung Abb. 1: Temperatur-Sensor, C INHALTSVERZEICHNIS 1 SICHERHEITSHINWEISE 1 SICHERHEITSHINWEISE 2 ZWECK UND EIGENSCHAFTEN 3 HANDHABUNG 3.1 Inbetriebnahme 3.2 Betriebshinweise 3.3 Durchführung einer Messung 4 TECHNISCHE DATEN 5 LIEFERUMFANG 6 ZUBEHÖR 6.1 Notwendiges Zubehör 6.2 Weitere Sensoren des PHYCON-Systems 6.3 USB-HUB 7 GARANTIEHINWEIS 8 ENTSORGUNG Vor Inbetriebnahme des Gerätes ist die Betriebsanleitung sorgfältig und vollständig zu lesen. Sie schützen sich und vermeiden Schäden an Ihrem Gerät. Verwenden Sie das Gerät nur für den dafür vorgesehenen Zweck. Das Gerät ist nur zum Betrieb in trockenen Räumen, die kein Explosionsrisiko aufweisen, vorgesehen. Schließen Sie das Gerät nur an den dafür vorgesehenen Eingang des PHYCON-USB-Interfaces an. Messen Sie keine Temperaturen mit dem Temperatur- Sensor, die außerhalb seines angegebenen Messbereiches liegen. Sie könnten ihn sonst beschädigen oder gar zerstören. Der Messfühler des Temperatursensors befindet sich in einem Mantel aus Chrom-Nickel-Stahl. Daher ist er äußerst korrosionsbeständig. Dennoch sollten einige Dinge beim Umgang mit diesem Sensor beachtet werden: Der Griff des Sensors ist aus dem Kunststoff Santoprene gefertigt. Obwohl dieser Kunststoff zwar chemisch sehr resistent ist, sollte der Griff dennoch niemals in irgendwelche Lösungen eingetaucht werden, da das Material davon angegriffen werden könnte. Gegenüber vielen organischen Stoffen wie Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, n-hexan, Laurylsäure, Benzoesäure u.a. ist der Sensor weitgehend stabil, von anderen wie etwa n-pentan wird er jedoch angegriffen /4405 1

2 Nach Gebrauch sollte der Sensor stets gereinigt und getrocknet werden, um anhaftende Stoffe, die zu Korrosion oder anderen Veränderungen führen könnten, zu entfernen. In Wasser kann der Sensor ohne Bedenken kontinuierlich verwendet werden. Dauernder Gebrauch in Salzwasser kann aber zu einer Verfärbung führen, die jedoch keinen Einfluss auf die Eigenschaften des Sensors hat. In stark basischen Lösungen wie etwa Natronlauge kann der Sensor bis zu 48 Stunden belassen werden. Dabei verfärbt er sich eventuell leicht. Allerdings sollte die Benutzung in Laugen mit einer höheren Konzentration als 3 mol/l vermieden werden. In sauren Lösungen kann der aus Stahl gefertigte Mantel des Sensors angegriffen werden. Der Umfang und die Geschwindigkeit mit der der Mantel des Sensors angegriffen wird, hängt dabei entscheidend von der Art der Säure und ihrer Konzentration ab. So beobachtet man in einer Salzsäure mit einer Konzentration von 3 mol/l schon nach etwa 5 Minuten eine Verfärbung der Stahloberfläche mit gleichzeitiger Blasenbildung. Aus diesem Grund sollte der Temperatursensor nie für längere Zeiten in Säuren eingetaucht werden und danach stets sorgfältig mit Wasser gespült und getrocknet werden (s.o.). 2 ZWECK UND EIGENSCHAFTEN Dieser Temperatursensor mit einem Schutzrohr aus Edelstahl ist sehr robust und eignet sich universell zur Messung von Temperaturen. Überall wo normalerweise Thermometer in der Chemie, Biologie und Physik eingesetzt werden, kann stattdessen auch dieser Sensor verwendet werden. Sein Messbereich reicht von 40 C bis +130 C. Der Sensor gehört zum Gerätesystem des PHYCON- Interfaces (Art.-Nr.: ). Um Messwerte mit ihm aufnehmen zu können, muss er über seinen 6-poligen Flachstecker mit einem PHYCON-Interface verbunden werden. Das Interface selbst wird über eine USB-Schnittstelle an einen PC angeschlossen. Mit Hilfe Software zum PHYCON- Interface (Art.-Nr.: ) können dann Temperaturen gemessen und aufgezeichnet werden. 3 HANDHABUNG 3.1 Inbetriebnahme Zur Messung von Temperaturen steckt man den 6-poligen Flachstecker, der sich am Ende des am Temperatur-Sensor befestigten Kabels befindet, in die dafür vorgesehene Buchse des mit dem PC verbundenen PHYCON-Interfaces. Dann ruft man die Mess-Software auf, nimmt die für die Messung gewünschten Einstellungen darin vor und startet die Messung. 3.2 Betriebshinweise Das vorliegende Qualitätsgerät erfüllt die technischen Anforderungen, die in den aktuellen Richtlinien der Europäischen Gemeinschaft zusammengefasst sind. Die Produkteigenschaften berechtigen zur CE-Kennzeichnung. Der Betrieb dieses Gerätes ist nur unter fachkundiger Aufsicht in einer beherrschten elektromagnetischen Umgebung von Forschungs-, Lehr- und Ausbildungsstätten (Schulen, Universitäten, Instituten und Laboratorien) erlaubt. Dies bedeutet, dass in einer solchen Umgebung Sendefunkeinrichtungen, wie z.b. Mobiltelefone nicht in unmittelbarer Nachbarschaft verwendet werden dürfen. Die einzelnen angeschlossenen Leitungen dürfen nicht länger als 2 m sein. Durch elektrostatische Aufladungen o.ä. elektro-magnetische Phänomene (HF, Burst, indirekte Blitzentladungen usw.) kann das Gerät beeinflusst werden, so dass es nicht mehr innerhalb der spezifizierten Daten arbeitet. Folgende Maßnahmen vermindern bzw. beseitigen den störenden Einfluss: Teppichboden meiden; für Potenzialausgleich sorgen; Experimentieren auf einer leitfähigen, geerdeten Unterlage, Verwendung von Abschirmungen, abgeschirmte Kabel. Hochfrequenzsender (Funkgeräte, Mobiltelefone) nicht in unmittelbarer Nähe betreiben. Nach einem Totalausstieg durch Betätigung des Netzschalters einen Reset (Neustart) der gesamten Anlage durchführen. Dieser Sensor ist zum Einsatz in Ausbildung und Unterricht gedacht. Er eignet sich zur Demonstration von Messprinzipien und zur Durchführung von Messungen für didaktische Zwecke. Für industrielle, medizinische oder kommerzielle Anwendungen ist er nicht geeignet. 3.3 Durchführung einer Messung Zur Durchführung einer Messung mit dem Temperatursensor geht man wie folgt vor: Installieren Sie die measure-software für das PHYCON- Interface-System auf Ihrem PC (Art.-Nr.: ). Verbinden Sie ein PHYCON-Interface mit einem USB-Port Ihres PCs und stecken Sie den 6-poligen Flachstecker am Kabel des Temperatursensors in die dafür vorgesehene Buchse am PHYCON-Interface. Starten Sie die Software measure auf Ihrem PC und klicken dort unter dem Menüpunkt Messgerät den Eintrag PHYCON an. Der Temperatursensor wird bei einem jetzt erfolgenden Selbsttest des Systems von der Software automatisch erkannt. Im dann erscheinenden Einstellmenü für den Temperatursensor nehmen Sie die notwendigen Einstellungen für die von Ihnen geplante Messung vor, wie etwa: Wahl der zu verwendenden Einheit ( C oder F oder K) unter Messeinheit. Auswahl der Anzeige-Instrumente für die Darstellung der Messwerte während der laufenden Messung. Zur Verfügung stehen eine digitale, eine analoge und eine graphische Anzeige. Auswahl der Einheit für die X-Achse (Messwertnummer oder Zeit) unter X-Datensatz. Einstellung des Messmodus: Auf Tastendruck (manuelle Durchführung) oder Automatisch alle... msec/sec (zeitgesteuerte Messwertaufnahme) unter Messung durchführen. Sind alle Messparameter eingestellt, wechseln Sie durch Anklicken der Schaltfläche Zur Messung zu dem Fenster, wo die Messung durchgeführt und die Messwerte online dargestellt werden. Jetzt ist das System für die Messung bereit. Zum Starten dieser klickt man auf dem Bildschirm des PCs auf die Schaltfläche Messung starten. Damit beginnt die Messung mit den im Einstellmenü (s.o.) gewählten Parametern. Sollte man die Option zur manuellen Durchführung von Messungen gewählt haben, muss man für jeden einzelnen Messwert, der aufgezeichnet werden soll, die Schaltfläche Messung starten anklicken /4405 2

3 Sobald alle Messwerte aufgezeichnet sind, stoppt man die Messung durch Anklicken der Schaltfläche Messung beenden. Die registrierten Messwerte werden dann in das measure-hauptprogramm übertragen und können dort ausgewertet und gespeichert werden. 4 TECHNISCHE DATEN Temperatursensor, C (Art.-Nr.: ) Messbereich: -40 C C Genauigkeit: ± 0,2 C bei 0 C ± 0,5 C bei 100 C Auflösung: 0,17 C ( C) 0,03 C ( C) 0,10 C ( C) 0,25 C ( C) Ansprechzeiten: 10 Sekunden (in Wasser bei ständigem Rühren) 400 Sekunden (in unbewegter Luft) 90 Sekunden (in bewegter Luft) 150 cm langes Anschlusskabel mit 6-poligem Flachstecker zum Anschluss an das PHYCON-Interface Abmessungen: Gesamtlänge: 155 mm (inkl. Griff) Schutzrohr: Länge: 105 mm Durchmesser: 4 mm Griff: Länge: 50 mm Durchmesser: 12,5 mm Masse: 56 g PHYCON-Interface (Art.-Nr.: ) einkanaliges Interface zum Anschluss an einen USB-Port von PCs 70 cm langes Anschlusskabel mit USB-Stecker Typ A 6-polige Buchse zum Anschluss geeigneter Sensoren maximale Messfrequenz: 200 Hz Auflösung: 12 Bit Spannungsversorgung: erfolgt über den USB-Port des PCs Gehäuse-Maße (B x T x H): 74 mm x 35 mm x 23 mm Masse: 54 g 5 LIEFERUMFANG Das Gerät wird mit folgenden Komponenten geliefert: Temperatursensor mit fest angebrachtem Anschlusskabel zum Anschluss an das PHYCON-Interface 6 ZUBEHÖR 6.1 Notwendiges Zubehör Um mit dem Sensor Temperaturen zu messen benötigt man zusätzlich folgende Artikel: PHYCON, USB-Interface Software PHYCON-Interface, CD-ROM in Jewel-Case Um Messwerte mit dem PHYCON-System auf einem PC zu erfassen, muss die Software einmalig auf diesem Computer installiert werden. 6.2 Weitere Sensoren des PHYCON-Systems Zum PHYCON-System sind außer dem Temperatursensor, C (Art.-Nr.: ) noch folgende weitere Sensoren erhältlich: Spannungs-Sensor, V Differenzspannungs-Sensor, V Strom-Sensor, -0,6...+0,6 A Instrumenten-Verstärker Oberflächen-Temperatur-Sensor, C Temperatur-Sensor, lang, C Thermoelement-Box, NiCr-Ni, C zusätzlich wird für die Thermoelement-Box eines der folgenden Thermoelemente benötigt: Thermoelement, NiCr-Ni, Mikromantel Thermoelement, NiCr-Ni, einfach, C Thermoelement, NiCr-Ni, Tauchfühler Edelstahl, C Thermoelement, NiCr-Ni, Oberflächenfühler Thermoelement, NiCr-Ni, Teflon, bis 300 C (PTFE) Druck-Sensor (Barometer), hpa (absolut) Druck-Sensor, hpa (absolut) Kraft-Sensor, N Magnetfeld-Sensor Beschleunigungssensor 25-g, m/s² Beschleunigungssensor 5-g, m/s² Licht-Sensor UVA-Sensor, ~320...~390 nm UVB-Sensor, ~290...~320 nm Schallpegel-Messgerät Luftfeuchte-Sensor Elektroden-Verstärker zusätzlich wird für den Elektroden-Verstärker eine der folgenden Elektroden benötigt: ph-elektrode, Kunststoff, gelgefüllt, BNC ph-elektrode, Kunststoff, nachfüllbar, BNC ph-elektrode, Glas, nachfüllbar, BNC Platin-Redox-Elektrode, Kunststoff, gelgefüllt, BNC Leitfähigkeits-Sensor Kolorimeter Sauerstoff-Sensor für O 2 in Lösung Sauerstoff-Sensor für gasförmiges O EKG-Sensor Herzfrequenz-Sensor Atmungsfrequenz-Manschette PHYCON Starter Set USB-HUB Sollte Ihr PC nicht genügend USB-Ports zum Anschluss mehrerer PHYCON-Interfaces besitzen, können Sie mit einem USB-HUB (USB-Verteilereinrichtung) die Anzahl der verfügbaren USB-Ports auf einfache Weise erhöhen. USB Port HUB, mit Netzteil /4405 3

4 7 GARANTIEHINWEIS Für das von uns gelieferte Gerät übernehmen wir innerhalb der EU eine Garantie von 24 Monaten, außerhalb der EU von 12 Monaten; sie umfasst nicht den natürlichen Verschleiß sowie Mängel, die durch unsachgemäße Behandlung entstehen. Der Hersteller kann nur dann als verantwortlich für Funktion und sicherheitstechnische Eigenschaften des Gerätes betrachtet werden, wenn Instandhaltung, Instandsetzung und Änderungen daran von ihm selbst oder durch von ihm ausdrücklich hierfür ermächtigte Stellen ausgeführt werden. 8 ENTSORGUNG Die Verpackung besteht überwiegend aus umweltverträglichen Materialien, die den örtlichen Recyclingstellen zugeführt werden sollten. Dieses Produkt gehört nicht in die normale Müllentsorgung (Hausmüll). Soll dieses Gerät entsorgt werden, so senden Sie es bitte zur fachgerechten Entsorgung an unten stehende Adresse. PHYWE Systeme GmbH & Co. KG Abteilung Kundendienst Robert-Bosch-Breite 10 D Göttingen Phone +49 (0) Fax +49 (0) /4405 4

5 Die Funktionsweise eines mit Natriumacetat gefüllten Handwärmers (Wärmekissen) lässt sich experimentell leicht demonstrieren. Dazu stellt man eine heiß gesättigte wässrige Lösung dieses Salzes her und kühlt sie anschließend bis auf Zimmertemperatur ab. Dabei kristallisiert kein Salz aus, obwohl die Löslichkeit des Natriumacetats in Wasser bei dieser Temperatur wesentlich kleiner als in der Hitze ist. Es hat sich eine so genannte stabile übersättigte Lösung gebildet. Erst wenn in diese Lösung ein kleiner Kristall des Acetats (Impfkristall) gegeben oder ein Kristallkeim in der Lösung durch Reiben oder Kneten erzeugt wird, setzt spontan eine Kristallisation ein, bei der Wärme freigesetzt wird. Die Temperatur steigt bei diesem Vorgang bis auf ca. 50 C an. Die Erzeugung der übersättigten Lösung ohne spontanes Auskristallisieren des Salzes und die anschließend bewusst ausgelöste Kristallisation können bei diesem Experiment gut sichtbar gemacht werden, indem die Temperatur in der Salzlösung über den gesamten Prozess mit Hilfe eines an einem PC-Interface angeschlossenen Temperaturfühlers gemessen wird. Material PHYCON, USB-Interface Temperatur-Sensor, C Software PHYCON-Interface Präzisionswaage, Sartorius TE Heizplatte, d = 80 mm, 550 W Reagenzglas, d = 30 mm, l = 200 mm, DURAN, 1 St Becherglas DURAN, niedrige Form, 600 ml Messzylinder, 10 ml, BORO Glasrührstab, BORO 3.3, l = 300 mm, d = 7 mm Pulverspatel, Stahl, l = 185 mm Spritzflasche, 250 ml, Kunststoff Sicherheitsunterlegplatte Schutzbrille, farblose Scheiben Siedesteinchen, 200 g Natriumacetat Trihydrat, 250 g Wasser, destilliert, 5 l PC, Windows Sicherheitshinweise R: - S: - Abb. 1: Versuchsaufbau PHYWE Systeme GmbH & Co. KG! Robert-Bosch-Breite 10! D Göttingen 1

6 Natriumacetat-Trihydrat bildet farblos durchscheinende, säulenförmige Kristalle, die schwach nach Essigsäure riechen und sich in Wasser sehr gut lösen. Die wässrigen Lösungen reagieren leicht alkalisch. Oberhalb von ca. 500 C zersetzt es sich u.a. unter Bildung von Aceton. Gefahren: Natriumacetat reizt die Augen und Schleimhäute leicht. Sicherheitshinweise: Berührungen mit den Augen und der Haut vermeiden. Stäube nicht einatmen. Bei der Arbeit geeignete Schutzkleidung, Schutzhandschuhe und Schutzbrille tragen. Erste Hilfe: Betroffene Haut, Augen bei gut geöffnetem Lidspalt, sofort mit viel Wasser gründlich spülen. Bei Augenverletzungen unverzüglich Arzt konsultieren. Bei Unfall oder Unwohlsein sofort Arzt hinzuziehen. Entsorgung: Lösungen mit Wasser verdünnen, neutralisieren (ph 6-8) und wegspülen. Aufbau und vorbereitende Arbeiten Das PHYCON-Interface wird über einen USB-Port mit einem PC verbunden, auf dem die Software für dieses Interface installiert ist, und der Temperatursensor wird an das Interface angeschlossen. Beide Bechergläser werden mit ca. 350 bis 400 ml Wasser gefüllt. In eines der beiden mit Wasser befüllten Gläser werden einige Siedsteine gegeben und es wird auf die Heizplatte gestellt und diese eingeschaltet. Das Wasser sollte auf eine Temperatur von etwa 70 bis 80 C aufgeheizt werden. Da dies einige Zeit dauert, kann man, um Zeit zu sparen, das Becherglas auch gleich mit Wasser, dass zuvor mit einem Heißwasserbereiter o. ä. auf diese Temperatur erwärmt wurde, befüllen. Will man das Experiment mehrmals hintereinander ausführen, sollte man dieses Becherglas die gesamte Zeit auf der eingeschalteten Heizplatte belassen, um stets heißes Wasser zum Schmelzen der Versuchsmischung zur Verfügung zu haben. In das Reagenzglas werden 10,5 g Natriumacetat- Trihydrat eingewogen. Am einfachsten lässt sich dies ausführen, wenn man ein passend zugeschnittenes Stück Papier von der Größe des Wägetellers der Waage verwendet. Dieses wird auf den Wägeteller gelegt und dann das Salz darauf abgewogen. Wenn man das Papier dann zu einer schmalen Rinne formt, indem man die Ränder hochbiegt, lässt sich das Salz leicht in das Reagenzglas überführen. Es sollte jedoch unbedingt darauf geachtet werden, dass beim Einfüllen nichts verschüttet wird. Die gesamte Menge des Salzes muss in das Reagenzglas gelangen. Mit dem Messzylinder werden 3,0 ml demineralisiertes Wasser abgemessen und in das Reagenzglas auf das eingewogene Salz gegossen. Software-Einstellungen Bevor mit der Messung begonnen werden kann, müssen noch einige Einstellungen an der Software vorgenommen werden: Unter Windows ruft man die Software measure auf und wählt dort unter dem Menüpunkt [Messgerät] durch Anklicken das Messprogramm PHYCON aus: Dadurch wird das Messprogramm für das PHYCON- Interface aufgerufen. Das an den PC angeschlossene PHYCON-Interface und der damit verbundene Temperatursensor werden automatisch vom Programm erkannt und in dem erscheinenden Konfigurationsfenster für die Messung in graphischer Form dargestellt. Durch Anklicken werden sowohl die digitale und analoge Anzeige für Messwerte als auch die Darstellung der Messwerte in einem Yt-Diagramm aktiviert: Durch Anklicken der Felder Option bei der analogen und der graphischen Anzeige öffnen sich Fenster, in denen diese Anzeigen formatiert werden können. Folgende Einstellungen werden vorgenommen: analoge Anzeige: Messkanal von: 20 C bis: 80 C graphische Anzeige: Messkanal von: 20 C bis: 80 C X-Intervall von: 0 s bis: 100 s Bereichsverdopplung (siehe folgende Abbildung) PHYWE Systeme GmbH & Co. KG! Robert-Bosch-Breite 10! D Göttingen 2

7 Versuchsdurchführung Der Temperaturfühler wird in die vorbereitete Mischung im Reagenzglas gesteckt und die Messung wird durch Anklicken der Schaltfläche Messung starten begonnen: Im unteren Bereich des Konfigurationsfensters (vergl. obere Abbildung) nimmt man für die aufzuzeichnenden X-Daten noch folgende Einstellungen vor: X-Datensatz: Zeit Messung durchführen: Automatisch alle: 1,00 s Durch Anklicken der Schaltfläche Zur Messung gelangt man dann zu dem Fenster, in dem die Messung mit den soeben eingestellten Parametern aufgezeichnet und dargestellt wird. Jedes der ausgewählten Anzeigeinstrumente wird hier in einem eigenen Fenster dargestellt. Diese Fenster können, wie in Windows üblich, mit Hilfe der Maus frei auf dem Bildschirm verschoben werden. Ihre Größe kann ebenfalls beliebig angepasst werden. Die folgende Darstellung des Messfensters ist daher nur ein Beispiel für eine optimierte Darstellung der Anzeigen. Sie können natürlich die einzelnen Anzeigen sowie das Fenster zur Steuerung der Messaufnahme auch anders positionieren und skalieren. Das Reagenzglas wird nun in das ca. 80 C warme Wasser eingetaucht und die Mischung darin unter vorsichtigem Umschwenken geschmolzen. Es muss eine völlig klare Lösung entstehen, in der keinerlei Kristalle des Salzes mehr vorhanden sind. Ist man sicher, dass sich alle Kristalle vollständig aufgelöst haben, überführt man das Reagenzglas aus dem Becherglas mit dem warmen Wasser in das mit dem kalten. Unter erneutem vorsichtigen Umschwenken kühlt man hier nun den Inhalt des Reagenzglases auf Zimmertemperatur ab. Sollte dabei die Mischung schon auskristallisieren, so muss man sie nach einem Neustart der Messung erneut schmelzen. Hat die Mischung Zimmertemperatur erreicht, nimmt man das Reagenzglas aus dem Wasser und versucht durch vorsichtiges Kratzen mit dem Glasstab am inneren Rand des Reagenzglases unterhalb des Flüssigkeitsspiegels den Kristallisationsprozess auszulösen. Gelingt das auf diesem Wege nicht, so lässt man einen kleinen Kristall des Salzes, den man mit dem Spatel der Vorratspackung entnimmt, in die flüssige Mischung fallen. Nach Beginn des Kristallisationsprozesses führt man die Messung noch einige Minuten weiter und beendet sie dann. Will man den gesamten Verlauf der Abkühlung des auskristallisierten Salzes zeigen, legt man das Reagenzglas bei Seite und beendet die Messung erst, wenn die Temperatur im Reagenzglas PHYWE Systeme GmbH & Co. KG! Robert-Bosch-Breite 10! D Göttingen 3

8 nahezu Zimmertemperatur erreicht hat. Dies kann allerdings einige Zeit dauern. Beobachtungen und Ergebnis Sobald das Reagenzglas in das heiße Wasser eingetaucht wird, beginnt in der Mischung die Temperatur zu steigen (vergl. Teil! der Messkurve in Abb. 2) und bald darauf fängt das Salz an, sich aufzulösen. Eine völlig klare Lösung hat sich in der Regel bei Erreichen einer Temperatur von etwa 70 C gebildet (vergl. Teil " der Messkurve in Abb. 2). Nach Eintauchen des Reagenzglases in das kalte Wasser kühlt diese klare Lösung langsam wieder auf Zimmertemperatur ab und verändert sich bei dieser Temperatur nicht (vergl. Teil # und $ der Messkurve in Abb. 2). Wird der Kristallisationsprozess durch Kratzen an Glaswand oder durch Hinzufügen eines Impfkristalls ausgelöst, kann man beobachten, wie die klare Lösung sich in kürzester Zeit eintrübt und sich ein feuchter und milchig weißer Festkörper bildet. Dabei steigt die Temperatur in der Mischung schnell an (vergl. Teil % der Messkurve in Abb. 2) und erreicht schließlich ein Maximum (vergl. Teil & der Messkurve in Abb. 2). Nach Erreichen dieses Temperaturmaximums kühlt die Mischung im Reagenzglas langsam wieder auf Zimmertemperatur ab (vergl. Teil ' der Messkurve in Abb. 2) ohne das darin weitere Veränderungen beobachtbar sind. Deutung Dieser Modellversuch zeigt das Verhalten eines regenerierbaren Wärmekissens, dessen Funktion darauf beruht, dass Natriumacetat-Lösungen in der Lage sind, stark übersättigte Lösungen zu bilden. Erst nach Zufügen eines kleinen Natriumacetat-Kristalls oder durch Erzeugen eines Kristallkeims in der Lösung mittels Kratzen an der Glaswand des Reagenzglases setzt die Kristallisation ein, bei der Wärme freigesetzt wird. Dabei kann die Temperatur bis auf etwa 50 C ansteigen. Die auskristallisierte Masse ist noch leicht feucht. Dies rührt von der kleinen Menge Wasser her, die bei der Herstellung der Mischung zugegebenen wurde. Durch erneutes Aufheizen dieser Mischung lässt sich wieder eine übersättigte Lösung herstellen, aus der die gespeicherte Wärme durch gezieltes Auslösen der Kristallisation freisetzbar ist. Abb.2: Messergebnis "! # & % ' $ PHYWE Systeme GmbH & Co. KG! Robert-Bosch-Breite 10! D Göttingen 4

9 Ein solches System nennt man einen Latentwärmespeicher, da die gespeicherte Energie (Wärme) nicht fühlbar sondern scheinbar versteckt ist. Speichert man normalerweise Wärme in einem Medium, so führt dies zu einer Temperaturerhöhung. Die gespeicherte Wärme wird beim Abkühlen wieder abgegeben und der Energiegehalt des Wärmemediums hängt direkt von dessen Temperatur ab. Nicht so bei einem Latentwärmespeicher. Hier beruht die Wärmespeicherung auf einem Phasenübergang des Speichermaterials. Bei dem hier vorgestellten System wird durch Erwärmen eine übersättigte Lösung hergestellt. Die zugeführte Wärme wird dabei dafür aufgewandt, die Ionen aus dem Gitterverband der Kristalle zu lösen und in Lösung zu bringen. Beim Abkühlen bildet sich dann eine übersättigte Lösung, in der die Wärme noch gespeichert ist, ohne dass sich das Medium selbst warm anfühlt. Erst wenn das gelöste Salz zur Kristallisation gebracht wird, wird die Gitterenergie der Kristalle wieder in Form von Wärme freigesetzt. Hinweise Die Mischung kann für weitere Versuche oder eine spätere Wiederholung des Experimentes aufbewahrt werden. Dazu sollte sie jedoch luftdicht verschlossen werden (z.b. durch einen passenden Gummistopfen), um zu vermeiden, dass Wasser aus der Mischung verdampft. Sollte dennoch Wasser verdampft sein, was daran zu erkennen ist, dass sich nach dem Lösen des Salzes in der Hitze keine stabile übersättigte Lösung in der Kälte mehr bildet, kann man etwas Wasser nachfüllen (Vorsicht nicht zu viel!). Ein direktes Erhitzen der Mischung in einer Flamme sollte vermieden werden, da sich Natriumacetat ab etwa 120 C zu zersetzen beginnt. Eine Überhitzung ist am sichersten zu vermeiden, wenn das Erwärmen, wie beschrieben, in einem Wasserbad erfolgt. PHYWE Systeme GmbH & Co. KG! Robert-Bosch-Breite 10! D Göttingen 5