3B Scientific Air Cushion Plate - Handbuch (Seite 27)

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Physikalische Experimente auf dem Luftkissentisch
nimmt und die abstoßenden Kräfte auch noch in
einigen Zentimetern Abstand vom Schwebe-
körper die Bewegung merklich beeinflussen.
2.1.18 Ortsverteilung der Moleküle in einem Gas
Geräte:
Luftkissentisch mit Gebläse
Tageslichtprojektor
magnetische Barriere, lang
2 Stück
magnetische Barriere, kurz 2 Stück
Manipulierstab 1 Stück
Schwebekörper, rot 4 Stück
Stoppuhr oder Zentraluhr
Modellierung
Realobjekt Modell
Gefäß, in dem sich Experimentierfläche
das Gas befindet des Luftkissentisches
Wände des Gefäßes magnetische Barrieren
Halbräume des Hälften der
Gefäßes Experimentierfläche
Gasmoleküle Schwebekörper
Durchführung:
Nach dem horizontalen Ausrichten des
Luftkissentisches werden die magnetischen Bar-
rieren am Rande der Experimentierfläche ange-
ordnet. Durch Auflegen des Manipulierstabes auf
die Mitte der Barrieren Nr. 3 und Nr. 4 wird die
Experimentierfläche halbiert. Die Schwebekörper
legt man an beliebige Stellen auf die Experimen-
tierfläche und stellt am Gebläse eine mittlere Leis-
tung ein. Durch wiederholtes kurzzeitiges Öff-
nen des Impulsventils erteilt man den Schwebe-
körpern eine große mittlere Geschwindigkeit.
Nach einer vorgegebenen Zeit bestimmt man die
Verteilung der 4 Schwebekörper auf beide Räu-
me. Zu diesem Zwecke verschließt man die An-
satzöffnung (Ansaugöffnung) des Gebläses mit
der Hand. Die ermittelte Verteilung wird in Ta-
belle l eingetragen. Nachfolgend wird die Öff-
nung wieder freigegeben und das Impulsventil
mehrmals betätigt. Nach der vorgegebenen Zeit
verschließt man die Öffnung erneut und bestimmt
die Verteilung usw.
Nach 20 Experimenten, 40 Experimenten usw.
stellt man die relative Häufigkeit für jede mögli-
che Verteilung in einem Säulendiagramm dar
(Bild 5).
Ergebnis:
Obwohl sich die Schwebekörper völlig unregel-
mäßig bewegen, zeigt sich bei einer großen An-
tierfläche aufgesetzt. Die Schwebekörper ordnet man
in der Nähe der magnetischen Barrieren an.
Am Gebläse wird eine mittlere Leistung eingestellt.
Mit Hilfe der Justierschraube bei der Barriere Nr. 4
wird die Arbeitsfläche des Tisches mehr und mehr
in Richtung zur Projektionswand geneigt Dabei
beobachtet man die unterschiedliche Verteilung der
Schwebekörper auf der Experimentierfläche.
Ergebnis:
Zunächst sind die Schwebekörper auf der gesam-
ten Experimentierfläche gleichmäßig verteilt. Mit
zunehmender Neigung nimmt die Dichte der
Schwebekörper von unten nach oben immer mehr
ab.
Deutung:
Befindet sich ein Gas im Gravitationsfeld der
Erde, so nimmt die Dichte des Gases mit zuneh-
mendem Abstand von der Erdoberfläche ab.
Hinweise:
Das Experiment kann auch quantitativ ausgewer-
tet werden. Dazu zerlegt man die Experimentier-
fläche z. B. in 5 parallele, gleich breite, waage-
rechte Streifen. Das kann durch Linien auf einer
Folie erfolgen, die man unter den Luftkissentisch
schiebt. Das Gebläse wird ausgeschaltet und
nachfolgend die Anzahl der Schwebekörper be-
stimmt, die sich in jedem der Streifen befinden.
Stellt man die aus mehreren Messungen berech-
neten Mittelwerte für die Besetzungszahlen je-
des Streifens als Funktion der Höhe grafisch dar,
so zeigt der Graph einen annähernd exponentiel-
len Verlauf.
Die Abweichungen resultieren daraus, daß jeder
Schwebekörper eine relativ große Fläche ein-