3B Scientific Air Cushion Plate - Handbuch (Seite 19)

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Physikalische Experimente auf dem Luftkissentisch
2.1.8 Mischungstemperatur von Gasen
Geräte:
Luftkissentisch mit
Tageslichtprojektor
magnetische Barriere, lang
2 Stück
magnetische Barriere, kurz 2 Stück
magnetischer Kolben l Stück
Führungsstück für den l Stück
magnetischen Kolben
Schwebekörper, orange
4 Stück
Modellierung
Realobjekt Modell
Gefäß, in dem sich Experimentierfläche
das Gas befindet des Luftkissentisches
Wände des Gefäßes magnetische Barrieren
Trennwand magnetischer Kolben
Moleküle des Gases Schwebekörper
Durchführung:
Der Luftkissentisch wird horizontal ausgerichtet
und mit den magnetischen Barrieren versehen.
Mittels des magnetischen Kolbens teilt man die
Experimentierfläche parallel zu den Barrieren
Nr. 1 und Nr. 2 in zwei Hälften. Zur Führung der
Kolbenstange setzt man auf die Barriere Nr. 2
das Führungsstück für den magnetischen Kolben
auf. In jede Hälfte bringt man 2 Schwebekörper.
Die Leistung des Gebläses wird so weit erhöht,
daß die Schwebekörper auch bei geöffnetem
Impulsventil sicher schweben. Durch mehrmali-
ges Betätigen des Impulsventils versetzt man die
Schwebekörper in der benachbarten Hälfte der Ex-
perimentierfläche in heftige Bewegung, während
man – ggf. durch Abbremsen – dafür sorgt, daß
sich die beiden anderen Schwebekörper nur ge-
ringfügig bewegen. Nun hebt man schnell den ma-
gnetischen Kolben von der Experimentierfläche
ab und beobachtet die Bewegung aller Schwebe-
körper.
Ergebnis:
Die schnellen Schwebekörper übertragen ihre
Energie teilweise auf die langsamen. Die mittle-
re Geschwindigkeit der 4 Schwebekörper ist nach
dem Abheben des Kolbens kleiner als die der 2
schnellen in der einen Hälfte und größer als die
der 2 langsamen in der anderen.
Deutung:
Beim Mischen zweier Gase unterschiedlicher
Temperatur stellt sich eine Mischungstempera-
tur ein, die zwischen den beiden Ausgangstem-
peraturen liegt. Sie resultiert daraus, daß die
Moleküle des Gases mit der höheren Temperatur
einen Teil ihrer kinetischen Energie an die Mo-
leküle des Gases mit der niedrigeren Temperatur
abgeben.
Hinweis:
Das Experiment kann auch mit 8 grünen und 8 ro-
ten Schwebekörpern durchgeführt werden. Die Ver-
hältnisse in einem Gas werden dann infolge der grö-
ßeren Anzahl der Schwebekörper besser wiederge-
geben. Dabei bereitet jedoch die Aufrechterhaltung
des Geschwindigkeitsunterschiedes Schwierigkei-
ten. Deshalb ist es erforderlich, möglichst kurzzei-
tig vor dem Abheben des Kolbens die Schwebe-
körper in der einen Hälfte (mit der Hand) zu be-
schleunigen und in der anderen abzubremsen.