Physikalisches Grundpraktikum I

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1 ISIU FÜR PYSI DER UMBOLD-UIERSIÄ ZU BERLI Physiklisches Grundprkiku I ersuchsprookoll P : ärekpziä eines lorieers ersuchsor: Ru 4 - ersuchsereuer: Mohrhrd, R. e: Droniewski, i; Mr.r.: ersuchsprner: Mr.r.:. April 009

2 Inhlsverzeichnis. Asrk.... ersuchsufu und durchführung Messergenisse und Auswerung Elekrische Mehode Auflisung der Fehler der elekrischen Mehode Mischungsehode Auflisung der Fehler der Mischungsehode Fehlernlyse und Ergeniseinschäzung Auswerung der Ergenisse Anhng Messdenprookoll...9

3 . ABSRA Ein lorieer wird zur Besiung von gegeener oder freigesezer äreenge ei physiklischen, cheischen oder iologischen Prozessen oder der spezifischen ärekpziä eines Soffes geruch. Dzu enöig n er die ärekpziä des lorieers. In de ersuch soll diese iels eperuränderung von sser esi werden. Zuers erfolg dies iels elekrischer Mehode, ls zweies i der Mischungsehode.. ERSUSAUFBAU UD DURFÜRUG Bei der elekrischen Mehode wird i lorieer 5 in lng 300 sser i einer eizspirle erhiz. Die äreenge wird dei sowohl n ds sser, ls uch n ds lorieer und die Ugeung üerrgen. Die eperurdifferenz wird dnn iels äreususchkorrekur esi. Diese Mehode wird zweil prkizier. Für deillierere Inforionen erche n ds Scrip. Bei der Mischungsehode wird dnn 50 Leiungswsser i lorieer i 50 sser von geisch und die Mischungseperur geessen. Diese Mehode wird dreil durchgeführ. Benuze Messiel, zw. ngegeene Unsicherheien: MESSISRUME MESSUSIEREI Digil Soppuhr 0,0 5 0 Messzylinder heroeer Apereeer l l 0,% v. M 0, % v.d. Skl 0,05A oleer 0,5% v.d. Skl 0,5 Für den ersuch wurde eine Rueperur von 3,5 0,5 geessen. ährend des ersuchs wr ein Fenser leich geöffne und die ür wurde ehrls geöffne, wodurch ein Durchzug ensnd. ch de Ruheroeer erfolge keine eperuränderung. Zu Beginn wurde für die Spnnungsessung die 30-Skl enuz, wodurch wegen der kleinen Asände Anfng die Alesegenuigkei eingeschränk wurde. Bei zweien Ml wurde drufhin die 65-Skl enuz. Für die Srosärkeessun g wurde die gnze Zei die 5A-Skl verwende. Berechnungen erfolgen per nd und uner erwendung von QiPlo. Für die Messwere siehe Anhng. erwendee ere: 4,87 Diche sser

4 Folgende Foreln us de Scrip wurden verwende: Srosärke Spnnung () Zeispnne sser spez. ärekpziä sser ärekpziä lorieer () eperurdifferenz Msse kles sser eperur kles sser (3) Msse wres sser eperur wres sser Mischungseperur (4) Ansieg Gerde chperiode Ansieg Gerde orperiode Ansieg Gerde upperiode Achsenschnispunk P Achsenschnispunk Achsenschnispunk P Zei Schnipunk Aususch Zei Schnipunk B Zei Schnipunk E Für nähere Erläuerungen der Foreln (3) (6) n ins Scrip für ds Einführungsprkiku S.7 us de ez. ierei is zu erwähnen, dss die Forel (4) i einen Fehler ufweis. Msse (5) P (6) schue Scrip ei c U I ( ) c U I ( )( ) ( ) c c ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) S S c c S E B S B E

5 3. MESSERGEBISSE UD AUSERUG 3. Elekrische Mehode Die ärekpziä des lorieers wird durch die äreususchkorrekur erechne. Dzu führ n eine linere Regression der orperiode und chperiode durch und verlänger die ensndenen Gerden. Dssele ch n uch ei der upperiode, ei der die ere in diese ersuch nnähernd eine Gerde ilden. un sell n den Erwärungsprozess ls sprunghfen äreususch dr, inde n eine Senkreche zieh, die die Gerden der verschiedenen Perioden schneide und ei der die Flächen der ensndenen Dreiecke gleich groß sind. Die Zei vo Schnipunk i der Gerden der upperiode ergi sich us der Forel (5). Dzu enöigen wir er die Zeien für die Schnipunke der Gerden der upperiode i der Gerden der orperiode (3) und i der Gerden der chperiode (4). Mi der Zei vo Schnipunk der Aususchgerden i der Gerden der upperiode knn n nun i (6) die eperurdifferenz erechnen. Zusen i den Messweren uss n nur noch lles in Forel () einsezen und erhäl so die ärekpziä des lorieers. Durch die lineren Regressionen wurden folgende ere für die Berechnung der eperurdifferenz gewonnen: Ergenisse der lineren Regressionen Preer orrekur orrekur (0,00030,00) (0,00050,00) (93,60,) (94,30,) (0,05790,0004) (0,0570,0004) (79,70,) (80,50,) ( 0,000,00) ( 0,000,00) (3,80,8) (3,0,8) Drus resulieren folgende Ergenisse für die eperurdifferenz: Ergenisse der Berechnungen zur eperurdifferenz Preer orrekur orrekur (4,36,9)s (44,7,)s (535,97)s (535,67)s (390,9,)s (39,59,4)s (7) (7) Die Berechnung der Unsicherheien erfolge üer ds Fehlerforpflnzungsgesez. 3

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7 Für die Berechnung der ärekpziä wurden nch de Messdenprookoll noch für die Spnnung (5,), zw. (50,8), für die Srosärke I(3,40,)A und für die Zei (3000,)s verwende. Soi erhlen wir nch () für die ärekpziä des lorieers: 3,37A 5 300s g 3, 300c , c kg u,,,,,, u I uu u u u I U u, 0 u, 0 ( 30 ) 0, ± ( 30 ) 0, ± 3. Auflisung der Fehler der elekrischen Mehode Die Genuigkeisngen zu den Messgeräen wurden ereis in. ufgeführ. un ineressier uns noch, wie groß die einzelnen Unsicherheien der Messgrößen sind. Dzu werden die Beräge der syseischen Fehler i den Berägen der zufälligen Fehler ddier. Die zufälligen Fehler werden dei durch die Größfehlerschäzung us der Alesegenuigkei esi. I Flle der Spnnung werden zwei syseische Fehler ngegeen, weil zwischen den eiden ersuchen die Skl gewechsel wurde. Für die Berechnung des syseischen Fehlers der eperur wird hier die höchse eperur gewähl, u den öglichs größen Fehler nzugeen (eenso ei der Zei). Bei der Berechnung der ärekpziä wurde dieser uf Anweisung nich erücksichig. Messunsicherheien ei der elekrischen Mehode Preer syseischer Fehler Zufälliger Fehler Messunsicherhei I in A 0,05 0,05 0, U in 0,7 / 0,3 0,5, / 0,8 in 0,04 0, 0,4 in s in l 0,4 0,0 0,43 3 5

8 3.3 Mischungsehode Bei der Mischungsehode finde ein äreususch zwischen den eiden sserengen s. Mihilfe der Richnnschen Mischungsregel können wir die ärekpziä des lorieers erechnen. Dzu werden folgende ere in () eingesez: Messwere der Mischungsehode ersuch eperur kles eperur wres Mischungseperur sser in sser in in 98 3,6 303,7 96, 33 30,8 3 96,5 3,3 30,5, 0,5kg 487 ( ) kg 0,5kg 487 kg, 350, 330, u,,, u u u 80, u 70, u 80, 3 ( 350 ) 80, ±, ( 330 ± ) ( ), ±

9 3.4 Auflisung der Fehler der Mischungsehode Die Genuigkei der eperuresswere häng llein vo heroeer. Es fäll uf, dss die Differenz der verschiedenen eperuren so gering is, dss wir ei llen Messweren die Unsicherhei von 0, erhlen. Messunsicherheien ei der Mischungsehode Preer syseischer Fehler Zufälliger Fehler Messunsicherhei in 0,0 0, 0, in 0,0 0, 0, in 0,0 0, 0, in 0,04 0, 0,4 in 0,04 0, 0,4 in 0,04 0, 0,4 in 0,03 0, 0,3 in 0,03 0, 0,3 in 0,03 0, 0,3 in l 3 7

10 4. FELERAALYSE UD ERGEBISEISÄZUG 4. Auswerung der Ergenisse Sellen wir die durchschnilichen Ergenisse der elekrischen Mehode und der Mischungsehode für die ärekpziä des lorieers gegenüer, erhlen wir ein ineressnes Ergenis. ( 30 ±5) ( 360 ± 80),, Mn erken n nhnd der Unsicherhei, dss die Mischungsehode genuer is, ls die elekrische Mehode. Allerdings is der er u einiges größer. ch Aussge von Dr. Uwe Müller konnen wir eine n er von erwren. Aer dieser er efinde sich nur i Inervll des ersen und ungenueren Ergenisses. ir können lso dvon usgehen, dss ds zweie Erge nis zu groß is. Dies uss n der Mehode sels liege n. Es knn sein, dss die Messung der Mischungs eperur nch zu kurzer Zei sfnd, so dss die äre vo sser zu lorieer nur zu eine ungenügenden eil erfolge. Dnn üsse ds lorieer die Eigenschf einer lngsen äreüerrgung esizen. (Der er der ärekpziä verringer sich ei kleinerer Differenz zwischen und oder größerer Differenz zwischen und ) eierhin fäll uf, dss die Unsicherhei zielich hoch is (fs 50%). Dies knn ehrere Gründe hen. Zu Einen hndel es sich u ein Syse, dss nich usreichend isolier is. ährend des Erwärungsprozesses oder der Mischung erfolg ein äreususch i der Ugeung, der während des Experiens durch ein leich geöffnees Fenser und eine sich ier wieder öffnende ür (es enseh ein Durchzug) noch versärk worden sein knn. Außerde wird äre sowohl n ds lorieer, ls uch n den Rührer oder ds heroeer gegeen. ill n die Quliä des Experiens seigern, so üssen nch jede ersuch ds sser und die weieren Geräschfen uf eine fesgelege eperur gerch werden, evor ein neuer ersuch gech wird. Außerde is die sserenge wegen der Oerflächenspnnung nich genu essr. or lle, d ein kleiner eil des ssers in den Behälern zurück lei. Dies lles führ zu einer hohen Unsicherhei, die gerde ei der elekrischen Mehode größer is, weil der er von ehr Messgrößen üer einen längeren Zeiru häng (Srosärke, Spnnung). Mn solle sich lso üerlegen, ds Experien esser zu isolieren und die Messwere vo opuer ufnehen zu lssen, denn dnn enfäll die Rekionszei von der hrnehung des Zeipunks einer Messung zu Alesen der Messgröße. 8