Wärmedämmungsexperiment 1

Transkript

1 Wärmedämmungsexperiment 1 Ziel dieses Experiments ist die Messung der Wärmeleitfähigkeit verschiedener Materialien durch Umwandlung der übertragenen Wärmeenergie in Bewegung. Die Menge der Wärmeenergie kann bei diesem Experiment über die Drehgeschwindigkeit eines Rotors abgeschätzt werden Im unteren Teil des Experiments ist in zwei Kammern je eine Lampe als Wärmequelle angebracht. Die Deckel der beiden Kammern sind aus Materialien mit unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit: Auf der einen Seite Alu- Folie, auf der anderen Papier. Die Lampen erwärmen die Deckel, diese erwärmen die Luft über ihnen. Die warme Luft steigt auf und bewirkt dadurch eine Drehung des darüber angebrachten Rotorblattes eines kleinen Helikopters. Wichtig beim Aufbau ist ein Luftspalt zwischen dem oberen und dem unteren Teil, damit die Umgebungsluft von unten eintreten und die erwärmte Luft oben austreten und dadurch den Rotor antreiben kann. Je mehr Energie durch den Deckel übertragen wird desto schneller dreht sich der Rotor.

2 Wärmedämmungsexperiment 2 In einen geschlossenen Würfel sind an vier Seiten Lampen als Wärmequellen eingebaut. In diesen Würfel können kleine Würfel aus verschiedenen Materialien eingesetzt werden. Von unten kann ein Thermometer in den kleinen Würfel eingesetzt werden, mit welchem der zeitliche Verlauf der Erwärmung des Innenbereichs des kleinen Würfels gemessen werden kann. Abhängig von den Eigenschaften des Materials, aus welchem der kleine Würfel gebaut ist, wird die Innentemperatur in unterschiedlichen Zeiten ihren Endwert erreichen.

3 Wärmedämmungsexperiment 3 In vier Würfel aus verschiedenen Materialien ist je eine Lampe als Wärmequelle eingesetzt. Diese Lampen erwärmen die Würfel von innen. Die verwendeten Materialien leiten die Wärme unterschiedlich gut. Gemessen werden soll die Temperatur, die im Inneren der Würfel erreicht wird. Diese wird umso höher, je schlechter die Wärmeleitfähigkeit der Würfelwände ist. Die unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten der Würfelwände können auch durch Berühren der Würfelflächen mit der Hand abgeschätzt werden

4 Wärmedämmungsexperiment 4 Das Experiment besteht aus zwei Würfeln mit jeweils einer offenen Seite. Der erste Würfel wird mit der offenen Seite nach oben hingestellt und wird mit einer Platte aus dem zu messenden Material abgedeckt. Der zweite Würfel wird mit der offenen Seite nach unten darauf gestellt. In den unteren Würfel wird als Wärmequelle eine Lampe eingesetzt. Gemessen wird die Temperaturänderung im oberen Würfel, die von der Wärmeleitfähigkeit des Materials zwischen den beiden Würfeln abhängen wird.

5 Wärmedämmungsexperiment 5 Bei diesem Experiment können zwei austauschbare Außenwände aus verschiedenen Materialien so angeordnet, dass sie eine Lampe als Wärmequelle begrenzen. Gemessen werden die Temperatur im Inneren und die Außentemperatur. Wenn beide Außenwände aus dem gleichen Material bestehen, kann über die Temperaturdifferenz und die Flächen die Wärmeleitfähigkeit bestimmt werden. Wenn verschiedene Materialien benutzt werden kann die erreichte Temperatur der Materialien mit der Hand verglichen werden und dadurch die Wärmeleitfähigkeit verschiedener Stoffe abgeschätzt werden

6 Wärmedämmungsexperiment 6 Im unteren, offenen Teil des Experiments befindet sich eine Lampe, mit deren Hilfe die darüber angebrachte Platte erwärmt wird. Es können Platten aus verschiedenen Materialien eingesetzt werden. Auf die Platte wird ein nach unten offener Würfel gestellt und es wird die Temperaturänderung in Abhängigkeit von der Zeit in diesem Würfel gemessen. Durch Wiederholen der Messung mit Platten aus verschiedenen Materialien kann deren Wärmeleitfähigkeit verglichen werden.