Grundpraktikum M5 Oberflächenspannung

Ähnliche Dokumente
Klasse : Name1 : Name 2 : Datum : Nachweis des Hookeschen Gesetzes und Bestimmung der Federkonstanten

wird auch Spannweite bzw. Variationsbreite genannt ist definiert als die Differenz zwischen dem größten und kleinsten Messwert einer Verteilung:

Methoden der innerbetrieblichen Leistungsverrechnung

Franzis Verlag, Poing ISBN Autor des Buches: Leonhard Stiny

Auswertung univariater Datenmengen - deskriptiv

Auswertung univariater Datenmengen - deskriptiv

Physikalisches Anfängerpraktikum Teil 2 Versuch PII 33: Spezifische Wärmekapazität fester Körper Auswertung

Funktionsgleichungen folgende Funktionsgleichungen aus der Vorlesung erhält. = e

NSt. Der Wert für: x= +1 liegt, erkennbar an dem zugehörigen Funktionswert, der gesuchten Nullstelle näher.

1 = Gl.(12.7) Der Vergleich mit Gl. (12.3) zeigt, dass für die laminare Rohrströmung die Rohrreibungszahl

FORMELSAMMLUNG STATISTIK (I)

6. Modelle mit binären abhängigen Variablen

12 LK Ph / Gr Elektrische Leistung im Wechselstromkreis 1/ ω Additionstheorem: 2 sin 2 2

Boost-Schaltwandler für Blitzgeräte

Konkave und Konvexe Funktionen

3. Lineare Algebra (Teil 2)

Einführung in die Finanzmathematik

Polygonalisierung einer Kugel. Verfahren für die Polygonalisierung einer Kugel. Eldar Sultanow, Universität Potsdam,

Leistungsanpassung am einfachen und gekoppelten Stromkreislauf

nonparametrische Tests werden auch verteilungsfreie Tests genannt, da sie keine spezielle Verteilung der Daten in der Population voraussetzen

Ionenselektive Elektroden (Potentiometrie)

4. Musterlösung. Problem 1: Kreuzende Schnitte **

1 BWL 4 Tutorium V vom

Daten sind in Tabellenform gegeben durch die Eingabe von FORMELN können mit diesen Daten automatisierte Berechnungen durchgeführt werden.

Beschreibende Statistik Mittelwert

Seminar Analysis und Geometrie Professor Dr. Martin Schmidt - Markus Knopf - Jörg Zentgraf. - Fixpunktsatz von Schauder -

Vermessungskunde für Bauingenieure und Geodäten

Die Kugel Lösungen. 1. Von einer Kugel ist der Radius bekannt. Berechne Volumen und Oberfläche der

Praktikum Physikalische Chemie I (C-2) Versuch Nr. 6

Wechselstrom. Dr. F. Raemy Wechselspannung und Wechselstrom können stets wie folgt dargestellt werden : U t. cos (! t + " I ) = 0 $ " I

Lineare Regression (1) - Einführung I -

Lösungen zum 3. Aufgabenblock

14 Überlagerung einfacher Belastungsfälle

1 Definition und Grundbegriffe

Kennlinienaufnahme des Transistors BC170

Gruppe. Lineare Block-Codes

6 Wandtafeln. 6.3 Berechnung der Kräfte und des Schubflusses auf Wandtafeln Allgemeines

Statistik und Wahrscheinlichkeit

Netzwerkstrukturen. Entfernung in Kilometer:

TECHNISCHE UNIVERSITÄT CHEMNITZ FAKULTÄT FÜR INFORMATIK

Kurzeinführung in die Fehlerrechnung für das Physik-Praktikum

13.Selbstinduktion; Induktivität

Fallstudie 4 Qualitätsregelkarten (SPC) und Versuchsplanung

Optische Systeme. Inhalte der Vorlesung. Hausaufgabe: Reflexion mit Winkel. Vergleichen Sie Ihre Rechnung mit einem Experiment! n = tan. sin.

Ich habe ein Beispiel ähnlich dem der Ansys-Issue [ansys_advantage_vol2_issue3.pdf] durchgeführt. Es stammt aus dem Dokument Rfatigue.pdf.

UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR THERMODYNAMIK UND WÄRMETECHNIK Professor Dr. Dr.-Ing. habil. H. Müller-Steinhagen P R A K T I K U M.

Einführung in Origin 8 Pro

Versicherungstechnischer Umgang mit Risiko

SIMULATION VON HYBRIDFAHRZEUGANTRIEBEN MIT

Flußnetzwerke - Strukturbildung in der natürlichen Umwelt -

Frequenzverhalten passiver Netzwerke: Tiefpass, Hochpass und Bandpass

Projektmanagement / Netzplantechnik Sommersemester 2005 Seite 1

2. Nullstellensuche. Eines der ältesten numerischen Probleme stellt die Bestimmung der Nullstellen einer Funktion f(x) = 0 dar.

Finanzwirtschaft. Kapitel 3: Simultane Investitions- und Finanzplanung. Lehrstuhl für Finanzwirtschaft - Universität Bremen 1

Energiesäule mit drei Leereinheiten, Höhe 491 mm Energiesäule mit Lichtelement und drei Leereinheiten, Höhe 769 mm

Spiele und Codes. Rafael Mechtel

1.1 Grundbegriffe und Grundgesetze 29

Brückenschaltungen (BRÜ) Gruppe 8

Itemanalyse und Itemkennwerte. Itemanalyse und Itemkennwerte. Itemanalyse und Itemkennwerte: Itemschwierigkeit P i

3.2 Die Kennzeichnung von Partikeln Partikelmerkmale

Anwendungsmöglichkeiten von Lernverfahren

ETG-Labor 1.Sem Spannungsquelle. Spannungsquelle R L

Auswertung von Umfragen und Experimenten. Umgang mit Statistiken in Maturaarbeiten Realisierung der Auswertung mit Excel 07

Standardnormalverteilung / z-transformation

Quant oder das Verwelken der Wertpapiere. Die Geburt der Finanzkrise aus dem Geist der angewandten Mathematik

Stochastische Prozesse

Beschreibung des Zusammenhangs zweier metrischer Merkmale. Streudiagramme Korrelationskoeffizienten Regression

Grundlagen der makroökonomischen Analyse kleiner offener Volkswirtschaften

6.5. Rückgewinnung des Zeitvorgangs: Rolle der Pole und Nullstellen

Für jeden reinen, ideal kristallisierten Stoff ist die Entropie am absoluten Nullpunkt gleich

Institut für Technische Chemie Technische Universität Clausthal

Analytische Chemie. LD Handblätter Chemie. Bestimmung der chemischen Zusammensetzung. mittels Röntgenfluoreszenz C

H I HEIZUNG I 1 GRUNDLAGEN 1.1 ANFORDERUNGEN. 1 GRUNDLAGEN 1.1 Anforderungen H 5

ERP Cloud Tutorial. E-Commerce ECM ERP SFA EDI. Backup. Preise erfassen.

9 Phasengleichgewicht in heterogenen Mehrkomponentensystemen

binäre Suchbäume Informatik I 6. Kapitel binäre Suchbäume binäre Suchbäume Rainer Schrader 4. Juni 2008 O(n) im worst-case Wir haben bisher behandelt:

mit der Anfangsbedingung y(a) = y0

Diskrete Mathematik 1 WS 2008/09

Y 1 (rein) Y 2 (rein) Mischphase Bezeichnung (g) (g) (g) Mischung (l) (l) (l) Mischung,Lösung (l) (s) (l) Lösung. (s) (g) (s) Lösung

Aufgabe 8 (Gewinnmaximierung bei vollständiger Konkurrenz):

VERGLEICH VON TESTVERFAHREN FÜR DIE DEFORMATIONSANALYSE

8 Logistische Regressionsanalyse

Nomenklatur - Übersicht

"Zukunft der Arbeit" Arbeiten bis 70 - Utopie - oder bald Realität? Die Arbeitnehmer der Zukunft

Neuronale Netze. M. Gruber (1) ausgeloste Reiz ist x (1) = (1) (s (1) ) mit (1) (s) = 1 sgn(s 1 ) sgn(s 2 ) T. .

Bestimmung des Aktivitätskoeffizienten mittels Dampfdruckerniedrigung

R R R R R. Beim Herausziehen des Weicheisenkerns steigt die Stromstärke.

Übung zur Vorlesung. Informationstheorie und Codierung

tutorial N o 1a InDesign CS4 Layoutgestaltung Erste Schritte - Anlegen eines Dokumentes I a (Einfache Nutzung) Kompetenzstufe keine Voraussetzung

EAU SWH l$,0, wohngebäude

ALBERT-LUDWIGS-UNIVERSITÄT FREIBURG INSTITUT FÜR INFORMATIK

Verkehrstechnik. Straßenbau

Basel III Kontrahentenrisiken

Nullstellen Suchen und Optimierung

Quantitatives Prognosemodell für die Anwendung des Black-Litterman-Verfahrens

Gleichgewichte Siede- und Taupunkte Flashberechnungen Aktivitätskoeffizienten

1.1 Das Prinzip von No Arbitrage

Datenträger löschen und einrichten

Prof. Dr.-Ing. P. Eberhard, Prof. Dr.-Ing. M. Hanss SS 2016 A 1.1

Zur Außen-Bewertung von Freigeld

Transkript:

Grundpraktkum M5 Oberflächenspannung Julen Kluge 21. Ma 2015 Student: Julen Kluge (564513) Partner: Emly Albert (564536) Betreuer: Dr. Mykhaylo Semtsv Raum: 314 Messplatz: 2

INHALTSVERZEICHNIS 1 ABSTRACT Inhaltsverzechns 1 Abstract 1 2 Versuchsdurchführung 2 2.1 Bügelmethode................................... 2 2.2 Kapllarsteghöhenmethode........................... 2 3 Mess-/Fehlerwerte und Auswertung 2 3.1 Bügelmethode................................... 2 3.1.1 Bestmmung der Kraftfunkton F = f(a )............... 2 3.1.2 Kraft-/Sgmabestmmung........................ 3 3.2 Kapllarsteghöhenmethode........................... 3 4 Fehler-/Ergebnsenschätzung 3 5 Anlagen 5 5.1 Abbldungen................................... 5 5.2 Aufgenommene Messwerte............................ 6 6 Quellen 6 1 Abstract Ene Flüssgket besteht aus Molekülen, welche ene unterenander auftretende Anzehungskraft haben. Dese resultert aus ntermolekularen Kräften we Van-de-Waals Kräften, Wasserstoffbrückenbndungen oder onsche Anzehung. An der Flüssgketsoberfläche entsteht aufgrund ener fehlenden Gegenkraft damt ene nach nnen gerchtete Kraft, welche ene Oberflächenspannung erzeugt. Für Wasser errechnet sch nach zwe unterschedlche Methoden, folgende Oberflächenspannungen: Über de Bügelmethode: über de Kapllarmethode: σ 24.7 C (68.56 ± 0.14)10 3 N/m σ 2.3 C (71.06 ± 0.14)10 3 N/m σ 24.7 C (71.32 ± 1.56)10 3 N/m Humboldt-Unverstät zu Berln 1 Oberflächenspannung

3 MESS-/FEHLERWERTE UND AUSWERTUNG 2 Versuchsdurchführung 2.1 Bügelmethode Be der Bügelmethode wurde an ener mechanschen Kraftkompensatonsenrchtung, bestehend aus Feder und verstellbarer Länge an ener Mkrometerschraube, en Drahtgestell befestgt, welches n de Testflüssgket abgesenkt werden konnte. Dabe war der Behälter der Flüssgket n der Höhe varabel verstellbar. Nun wurde durch langsames Herauszehen, ene Flüssgketslamelle zwschen Draht und Flüssgketsoberfläche gebldet, welche hrersets ene Kraft auf de Kompensatonsenrchtung ausgeübt hat. Durch Verstellen der Messschraube wurde nun de Gegenkraft justert, um de zuvor ermttelte Nullenstellung a 0 bezubehalten. Be Reßen der Lamelle, wurde de aktuelle Stellung a der Schraube abgelesen und mt A = a a 0 (1) wurde somt ene Höhendfferenz ermttelt. Durch ene zuerst durchgeführte Echung des Gerätes mt ener Messrehe de mthlfe ener Testmasse (Reter) erfolgte, kann nun somt de Kraftfunkton F = f(a ) ermttelt werden, woraus de Oberflächenspannung berechnet werden kann. Das gesamte Experment wurde be zwe Temperaturen durchgeführt. 2.2 Kapllarsteghöhenmethode Be der Kapllarsteghöhenmethode wurde, we aus den Namen zu schleßen, de Steghöhe der Flüssgket n ener Kapllare gemessen. Dazu wurde se n en Gestell geklemmt, welches sowet n de Flüssgket gesenkt wurde, dass der Nullpunkt, der sch am Gestell befndlchen Skale, das Wasser berührt. De Steghöhe konnte nun enfach abgelesen werden. Im vornheren wurde der Radus der Kapllare mt enem Mkroskop mehrfach gemessen und der Endwert über en arthmetsches Mttel bestmmt. Nun konnte mthlfe von h = 2σ ρ flud g r und ener Regresson, de Oberflächenspannung σ bestmmt werden. 3 Mess-/Fehlerwerte und Auswertung 3.1 Bügelmethode 3.1.1 Bestmmung der Kraftfunkton F = f(a ) Der erste Durchgang wurde we berets erwähnt, mt ener Testmasse (Reter) durchgeführt, welcher n unterschedlchen Postonen auf der Kompensatonsenrchtung postonert worden st. Dabe galt de Formel 1 und (2) F = 10 m g (3) Es wurde ene lneare Regresson ausgeführt mt F = f(a ) = a A + b. De Ausführung mt den Messdaten st n Abb. 1 zu sehen. Der Parameter b st mt b (7.68 ± 1.46) 10 5 vernachlässgbar. Somt bestmmt sch de Kraftfunkton zu F (A) = 0.9949 A (4) Humboldt-Unverstät zu Berln 2 Oberflächenspannung

3.2 Kapllarsteghöhenmethode 4 FEHLER-/ERGEBNISEINSCHÄTZUNG 3.1.2 Kraft-/Sgmabestmmung De m Scrpt hergeletete Formel F = 2l σ (5) σ(f (A)) = F (A) 2l gbt nun de Möglchket mt der Kraftfunkton 4 Sgma zu berechnen. A wurde über en arthmetsches Mttel der Werte a mt der Nullenstellung a 0 errechnet. Nmmt man nun enen Ablesefehler von u A = 10µm an, so ergbt sch: (6) A = 1 n n (a a 0 ) = n u A = n ( ) A 2 u a a() = 2 =0 a 0 n + n a n ( 1 n u A ) = 2 u A n (7) (8) Aus der Formel 6 wrd nun de Oberflächenspannung mt gegeben A und der Formel 4 ermttelt. Mt allen Messwerten und Unscherheten ergbt sch für de Oberflächenspannungen für de unterschedlchen Temperaturen: 1. be Raumtemperatur (T 24.7 C): σ (68.56 ± 0.14)10 3 N/m 2. be Temperatur nahe dem Gefrerpunkt (T 2.3 C): σ (71.06 ± 0.14)10 3 N/m 3.2 Kapllarsteghöhenmethode De ermttelten Höhen, wurden für hre jewelge Kapllare, m arthmetschen Mttel genommen und snd somt m Zusammenhang zu hrem Radus r darstellbar. Mt desen Messwerten glt der Zusammenhang von Formel 2 wonach nun mt h = f ( ) 1 r ene Regresson durchgeführt werden kann. Dabe wurde de Dchte des Wassers mt ρ wasser (997.25 ± 0.20) kg /m 3 abgeschätzt. De Erdbeschleungung wurde, we auch zuvor über Quelle 2 bestmmt. Für de Unscherheten von h galt somt: ( ) 2 2 ( ) u h = ρ 2 r g u 2 2 ( ) ρ + ρ r 2 g u 2 2 r + ρ r g 2 u g De Regresson mt den Messwerten st n Abb. 2 abgebldet. Somt ergbt sch de Oberflächenspannung zu: σ (71.32 ± 1.56)10 3 N/m 4 Fehler-/Ergebnsenschätzung Verglecht man de Werte der Bügelmethode und de der Kapllarmethode mt dem Lteraturwert aus Quelle 3 seht man, dass de Bügelmethode weter neben dem Lteraturwert von crca σ 72.75 10 3 N/m entfernt st, als der von der Kapllarmethode. Dafür st der Fehler der Bügelmethode wetaus klener. Trotz dessen errecht nur de Kapllarmethode mt hren Unscherheten den Lteraturwert. De Dskrepanzen n den Größenordnungen der Fehler, st dadurch erklärbar, dass be der Humboldt-Unverstät zu Berln 3 Oberflächenspannung

4 FEHLER-/ERGEBNISEINSCHÄTZUNG Bügelmethode mest sehr genau gemessen wurde und an der guten Regresson, welche enen klenen Fehler für de Kraftfunkton erzeugt. Dagegen st de Regresson be der Kapllarsteghöhenmethode relatv schlecht und es wurde sehr grob gemessen. Möglche Fehler für de Bügelmethode legen zum Bespel, n dem sch begenden Draht wodurch de Länge l vergrößert wurde. Außerdem schwankte de Temperatur, besonders nahe des Gefrerpunktes, was zu ener schwankenden Oberflächenspannung geführt hat, da der Zusammenhang glt T σ. Ebenfalls war der Ablesefehler recht groß, da zwar de Messschraube sehr genau engestellt werden konnte, entgegen dessen der Zeger für de Nullenstellung ncht genau erkennbar war. Für de Kapllarmethode st der Ablesefehler an der Skale sehr groß (> 0.1cm) genauso we der Fehler des genauen Radus. Des st nsbesondere n Abb. 2 erkennbar. Der zwete Messwert dort hatte enen Fehler für den Radus der klener als de Ablesegenaugket war, wodurch er n der Rechnung null wurde. Der Gesamtfehler war damt ebenfalls fast null was den weteren Rückschluss zulässt, dass de Fehler für de Erdbeschleungung und de der Dchte des Wassers vernachlässgbar waren. Ene wetere Fehlerquelle war de Renhet der Kapllare. Se dürfte aufgrund lechter Verschmutzungen das Ergebns systematsch nach unten korrgert haben, was sch mt dem Verglech des Lteraturwertes deckt. Humboldt-Unverstät zu Berln 4 Oberflächenspannung

5 ANLAGEN 5 Anlagen 5.1 Abbldungen 0,014 0,012 Messpunkte Regresson nach a*a +b a=(0.9949 ± 0.0048) kg/s 2 b = 0 N R 2 =0.9998 resulterende Kraft F [N] 0,01 0,008 0,006 0,004 0,002 0 0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012 Höhenuntersched a [m] Abbldung 1: Resulterende Kraft F aus dem Höhenuntersched A = a a 0 mt lnearer Regresson für den Zusammenhang f(a ) = F 0,035 0,03 Messpunkte Lneare Regresson nach h=(2σ)/(δ r g)+a σ=(0.0071 ± 0.0015) N/m a=(0.0061 ± 0.0032) m R 2 =0.9085 0,025 Höhe h/2 [m] 0,02 0,015 0,01 0,005 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Regressonsprodukt (2/(δ g))*(1/r) [m 2 /N] Abbldung 2: Lneare Regresson zur Bestmmung von σ aus h =. 2σ ρ flud g r Humboldt-Unverstät zu Berln 5 Oberflächenspannung

5.2 Aufgenommene Messwerte 6 QUELLEN 5.2 Aufgenommene Messwerte 6 Quellen 1. Scrpt zum Grundpraktkum (Formeln, Versuchsbeschrebung) 2. PTB Wert der Erdbeschleungung abgerufen: 21.05.2015 16:10 - http://www.ptb.de/cartoweb3/sisproject.php 3. cheme.de Wert der Oberflächenspannung σ von Wasser abgerufen: 21.05.2015 18:21 - http://www.cheme.de/lexkon/oberflächenspannung.html Humboldt-Unverstät zu Berln 6 Oberflächenspannung