Erwärmen verschiedener Wassermengen (Artikelnr.: P )
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- Nikolas Breiner
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1 Lehrer-/Dozentenblatt Gedruckt: :43:50 P Erwärmen verschiedener Wassermengen (Artikelnr.: P043700) Curriculare Themenzuordnung Fachgebiet: Physik Bildungsstufe: Klasse 7-0 Lehrplanthema: Wärmelehre Unterthema: Wärmeenergie Experiment: Erwärmen verschiedener Wassermengen Schwierigkeitsgrad Vorbereitungszeit Durchführungszeit empfohlene Gruppengröße Leicht 0 Minuten 0 Minuten 2 Schüler/Studenten Zusätzlich wird benötigt: Versuchsvarianten: PHYWE Netzgerät DC: V, 2 A / AC: 6 V, 2 V, 5 A mit Schiebegewichtswaage, 0 g Schlagwörter: Aufgabe und Material Lehrerinformationen Zusatzinformation Verschiedene Wassermengen werden mit einer Heizwendel in einem Kalorimeter erhitzt. Die gewählten Wassermengen sind auf die Größe des Kalorimeters abgestimmt (00 ml, 50 ml, 200 ml) und stehen in einfachen Verhältnissen zueinander, so dass offensichtlich wird: Je mehr Wasser, desto länger muss geheizt werden, bzw. bei gleicher Heizenergie ist die Temperaturerhöhung umgekehrt proportional zur Wassermenge. Das Wasser wird mit einer Heizwendel erwärmt, um sicherzustellen, dass alle drei Versuchsreihen mit der gleichen Heizleistung durchgeführt werden. Wird als Heizung ein Butanbrenner mit gleich bleibender Flamme verwendet, so ist diese Bedingung nur ungenügend erfüllt, da auch die Temperaturen von z.b. Stativring, Drahtnetzunterlage und Becherglas Einfluss auf das Messergebnis haben. Hinweise. Wenn die Heizspannung von 2 V eingeschaltet wird, muss die Heizwendel in Wasser eintauchen, weil sie sonst durchglüht. 2. Damit die Anfangstemperaturen bei allen drei Versuchen etwa gleich groß sind, wird ein 250 ml Erlenmeyerkolben (oder ein noch größeres Gefäß, falls vorhanden) als Vorratsgefäß für Wasser mit Raumtemperatur verwendet. 3. Das Wasser im Kalorimeter muss regelmäßig umgerührt werden. 4. Beim Ablesen des Thermometers sollten auch Zwischenwerte von 0,5 C geschätzt werden. Das Wasser kann auch abgemessen werden, um direkt die Angaben in Gramm zu haben. Geeignete Waagen sind auf der Materialseite. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:
2 Gedruckt: :43:50 P Erwärmee verschiedeeer Wassermeegee (Artikeler.: P043700) Aufgabe ued Material Aufgabe Wie scheell erwärmt sich Wasser? Erwärme verschiedene Wassermengen mit einer Heizwendel und miss die Temperaturerhöhung in Abhängigkeit von der Zeit. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:
3 Gedruckt: :43:50 P Material Positioe Material Besteller. Meege Deckel für Schülerkalorimeter Filzplatte, 00 x 00 mm Stoppuhr, 0 Min., Teilung 0,2 s Rührstab Heizspule mit Buchsen Pipette mit Gummikappe Messzylinder 00 ml, PP transparent Schülerthermometer, C, l = 230 mm Becherglas DURAN, niedrige Form, 250 ml Becherglas DURAN, niedrige Form, 400 ml Erlenmeyerkolben DURAN, Weithals, 250 ml Verbindungsleitung, 32 A, 500 mm, blau Zusätzliches Material: 3 PHYWE Netzgerät DC: V, 2 A / AC: 6 V, 2 V, 5 A Als Alternative Aufbau ued Durchführueg Aufbau Achtueg! (Hinweise auf der Lehrerinformationenseite) Schiebegewichtswaage, 0 g Die Heizwendel muss sich im Wasser befinden, wenn eine Spannung von 2 V angelegt wird. Aufbau Setze aus zwei Bechergläsern (250 ml und 400 ml) und zwei Filzplatten ein Wärme isolierendes Gefäß (Kalorimeter) zusammen. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:
4 Gedruckt: :43:50 P Abb. Abb. 2 Schiebe die Heizwendel vorsichtig in den Schlitz im Kalorimeterdeckel (Abb. 3). Abb. 3 Schiebe Thermometer (d = 8 mm) und Rührstab (d = 5 mm) durch die entsprechenden Bohrungen im Deckel. Abb. 4 Achte darauf, dass das Netzgerät noch ausgeschaltet ist. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:
5 Gedruckt: :43:50 P Durchführueg Miss zunächst 00 ml Wasser im Messzylinder ab (genaues Abmessen mit Hilfe der Pipette) und fülle das Wasser dann in das Kalorimeter. Abb. 5 Setze den Deckel mit Heizwendel, Thermometer und Rührstab auf das Kalorimeter. Abb. 6 Abb. 7 Schließe die Heizwendel mit den Verbindungsleitungen an den Wechselspannungsausgang 2 V an (Netzgerät aus!). Abb. 8 Miss die Anfangstemperatur des Wassers und trage sie in Tabelle im Protokoll bei der Zeit t = 0 min ein. Schalte das Netzgerät und gleichzeitig die Stoppuhr ein. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:
6 Gedruckt: :43:50 P Miss die Wassertemperatur nach, 2, 3 und 4 min. Rühre vor dem Ablesen sorgfältig um und trage die Messwerte in die Tabelle im Protokoll ein. Schalte das Netzgerät wieder aus. Wiederhole den Versuch mit 50 ml und mit 200 ml Wasser. Spüle das Kalorimeter dazu kalt aus und trockne es aus. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:
7 Gedruckt: :43:50 P Protokoll: Erwärmee verschiedeeer Wassermeegee Ergebeis - Tabelle (5 Puekte) Trage die gemessenen Wassertemperaturen in die Tabelle ein. Wassermenge: 00 ml 50 ml 200 ml t in min ϑ in C ϑ in C ϑ in C Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:
8 Gedruckt: :43:50 P Auswertueg - Frage (2 Puekte) Berechne für alle Wassermengen die Temperaturerhöhung Δϑ (d.h. die Temperaturdifferenz zur jeweiligen Anfangstemperatur) und trage sie in die Tabelle ein. Wassermenge: 00 ml 50 ml 200 ml t in min Δϑ in C Δϑ in C Δϑ in C Number.0 00 ml 50 ml 200 ml 0.5 Δϑ in C t in min Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:
9 Gedruckt: :43:50 P Auswertueg - Frage 2 (0 Puekte) Vergleiche Heizzeit und Temperaturerhöhung für die Wassermenge 00 ml (erste Spalte der Tabelle von Auswertung - Frage ). Was stellst du fest? Auswertueg - Frage 3 (0 Puekte) Vergleiche Wassermenge und Temperaturerhöhung nach 4 min miteinander (letzte Zeile von der Tabelle aus Auswertung - Frage ). Was stellst du fest? Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:
10 Gedruckt: :43:50 P Auswertueg - Zusatzaufgabe (0 Puekte) Formuliere den Zusammenhang zwischen Wärmezufuhr und Temperaturerhöhung, der sich aus dem Diagramm zur Tabelle in Auswertung - Frage ergibt. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:
11 Gedruckt: :43:50 P Auswertueg - Zusatzaufgabe 2 (3 Puekte) Lies aus dem Diagramm in Auswertung - Frage die Heizzeit t ab, die für eine Temperaturerhöhung von 5 C benötigt wird und trage die Werte in die Tabelle ein. V in ml t in min Number t in min V in ml Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:
12 Gedruckt: :43:50 P Auswertueg - Zusatzaufgabe 3 (0 Puekte) Formuliere einen Zusammenhang zwischen Wärmezufuhr und Wassermenge für eine feste Temperaturerhöhung Δϑ. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:
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