AUSWERTUNG: VAKUUM 2. Zu Beginn des Versuchs haben wir die Apparatur gemäß Aufgabenblatt überprüft. Dann haben wir die Apparatur belüftet.

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Astrid Holst
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1 AUSWERTUNG: VAKUUM 2 FREYA GNAM, TOBIAS FREY 1. KONTROLLE UND ÜBERBLICK ÜBER DIE APPARATUR Zu Beginn des Versuchs haben wir die Apparatur gemäß Aufgabenblatt überprüft. Dann haben wir die Apparatur belüftet. 2. BEOBACHTUNG DER GASENTLADUNG IN ABHÄNGIGKEIT VOM DRUCK In diesem Aufgabenteil haben wir die Gasentladung eines Gefäßes beobachtet. Dazu wurde das Gefäß mittels der Drehschieberpumpe evakuiert, wobei das Thermovac- Gerät und das Hochspannungsgerät eingeschalten waren. Bei Normaldruck ist die mittlere freie Weglänge der Elektronen gering. Die Elektronen verlieren bei jedem Stoß mit Gasteilchen Energie und erhalten deshalb nicht genügend Energie, um die Gasteilchen zum Leuchten zu bringen. Ab einem Druck von p = 1 mbar konnten wir ein violettes Leuchten am oberen Ende der Röhre beobachten. Die Elektronen haben nun genügend Energie, um eine Anregung der Gasteilchen zu bewirken. Mit sinkendem Druck erweiterte sich der Bereich, in dem ein Leuchten zu sehen ist, nach unten. Die mittlere freie Weglänge nimmt weiter zu, so dass die Elektronen bereits früher die zur Anregung benötigte Energie besitzen. Ab einem Druck von p = 2 mbar sind leuchtende Ringe zu erkennen. Im weiteren blieb das Ventil V2 geschlossen, so dass die Gasentladungsröhre vom System getrennt war. Damit konnten eventuell vorhandene undichte Stellen der Gasentladungsröhre den weiteren Versuchsverlauf nicht stören. 3. BESTIMMUNG DES DRUCKABHÄNGIGEN SAUGVERMÖGENS DER DREHSCHIEBERPUMPE Um das Saugvermögen einer Drehschieberpumpe zu bestimmen, haben wir die Apparatur mit der Drehschieberpumpe evakuiert und den Druck in Abhängigkeit von der Zeit bestimmt. 1

2 Für den Zusammenhang zwischen Druck und Saugvermögen gilt: ln p p = S V (t t ) S = (ln(p) ln(p )) V t dabei ist p der Normaldruck und t der Zeitpunkt bei s. Das so berechnete Saugvermögen haben wir in Abbildung 1 über dem Druck aufgetragen. ABBILDUNG 1. Saugvermögen der Drehschiebepumpe ,1 -,2 -,6 -,7 Man erkennt deutlich, dass das Saugvermögen ab ca. p = 1 mbar stark abnimmt. Das mittlere Saugvermögen S berechnen wir aus unseren Messwerten im linearen Bereich. 4 m3 S = 5, 4 1 s 4. BESTIMMUNG DES LEITWERTES EINES METALLROHRS Um den Leitwert eines Metallrohres mit einem Innendurchmesser von 2 mm zu bestimmen haben wir die Aparatur evakuiert und den Druckverlauf gleichzeitig an den beiden Messstellen T1 und T2 bestimmt. 2

3 Mit den gemessenen Daten bestimmen wir das Saugvermögen an der Pumpe (T1) sowie das effektive Saugvermögen nach dem Rohr (T2). ABBILDUNG 2. Saugvermögen an der Pumpe T ,1 -,2 -,6 -,7 -,8 ABBILDUNG 3. Effektives Saugvermögen am Rohr T2 -, ,1 -,15 -,2 S m³/s -,

4 Der Leitwert ergibt sich dann zu L = ( 1 S eff 1 S ) 1 4 m3 = 5, s 5. BESTIMMUNG DES SAUGVERMÖGENS DER TURBOMOLEKULARPUMPE Zuerst wurde die Apparatur mit der Drehschieberpumpe evakuiert. Bei einem Druck p mbar wurden die Turbomolekularpumpe und das Ionivac- Messgerät eingeschaltet. Das mittlere Saugvermögen wurde wie bei der Drehschieberpumpe bestimmt. ABBILDUNG 4. Saugvermögen der Turbomolekularpumpe ,1 -,2 -,6 -,7 Damit ergibt sich ein mittleres Saugvermögen S 4 m3 = 1, s Die Kraft, mit der die Gasglocke auf die Gummierung drückt, berechnet sich zu: F = p A 1 5, 11 2 π N 38 N 4

5 6. AUFDAMPFUNG EINES METALLISCHEN FLECKS Bei drei verschiedenen Drucken (p 1 = 1, mbar, p 2 = 9, 81 4 mbar, p mbar) haben wir durch eine Kreisblende jeweils einen Indiumfleck auf die Plexiglasscheibe gedampft. Wir vergleichen die Flecken und sehen, dass die Flecken bei höherem Druck größer sind. Dabei sind die Ränder aber weniger scharf als bei kleinen Drücken. Bei höherem Druck befinden sich mehr Gasteilchen im Raum. Durch Streuung an den Gasteilchen wird der Indiumdampf auf seinem Weg zur Plexiglasscheibe abgelenkt. So entsteht die Unschärfe im Randbereich. 7. VORBEREITEN DER APPARATUR FÜR DIE NACHFOLGERGRUPPE Wie auf dem Aufgabenblatt beschrieben, haben wir die Apparatur für die Nachfolgergruppe vorbereitet: Glasglocke und Plexiglasscheibe haben wir mit Aceton gereinigt. Dann haben wir das Aufdampfschiffchen mit Indium bestückt und neues Vakuumfett auf den Dichtungsring der Glasglocke gegeben. Zum Schluss haben wir die Apparatur mit der Drehschiebepumpe erneut evakuiert und die Ventile geschlossen. 8. VERSUCH DER NACHBARGRUPPE Die Nachbargruppe führte einen Versuch aus, bei dem flüssiger Stickstoff bei niedrigem Druck in den an der Glasglocke befestigten Kühlfinger geschüttet wurde. Dabei konnte man eine deutliche Druckabnahme beobachten. 5

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