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W6.
Volumenzunahme beim Sieden von Wasser - "Dampfmaschine"
Energie
ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten oder Wärme fließen zu
lassen. Arbeit ist eine Kraft, die über eine Strecke wirkt.
Kraft ist etwas, das zieht, schiebt,
hebt, verformt (P.Warren,
Physics for life)
Material
Experimentiertablett, Teelicht, Spiritus-Mikrobrenner,
Streichhölzer, Toilettenpapier, hohe Ampulle (5 mL) mit Stopfen, 15 cm Klingeldraht
(2 x 0,6 mm), Brennspiritus.
Durchführung
1
Erhitze eingeschlossene Luft
mit dem Mikrobrenner (Photo 1) und dem Teelicht
1. Verschließe eine "leere" Ampulle
mit einem Stopfen.
2. Wickle den Klingeldraht so darum, dass
Du die Ampulle daran in die Flamme halten kannst.
3. Erhitze
die verschlossene Ampulle zuerst mit dem Kerzen- oder Mikrobrenner.
Beobachtungen
1. Mikrobrenner: Keine
Veränderung an der Ampulle.
2. Kerzenbrenner: Rußbildung an der Ampulle
Erklärung
Die bei der chemischen
Reaktion der Brennstoffe freigesetzte Wärmeenergie wurde
über das Glas auf die Luft in der Ampulle übertragen.
Beim Spiritus sind alle Verbrennungsprodukte
gasförmig und farblos, bei Wachs entsteht an der zuerst kalten Ampulle auch
Kohlenstoff (Ruß).
Die Bewegungsenergie der Luft-Teilchen reichte
nicht aus, um eine Arbeit am Stopfen zu verrichten.
Durchführung 2
Erhitze einige eingeschlossene
Wassertropfen mit dem Teelicht (Photo 2 und 3)
oder dem Mikrobrenner
1. Erhitze wenig Wasser auf dem Boden
einer verschlossenen Ampulle über der Kerzenflamme.
2. Bringe später den vorderen
Teil des Fläschchens über die Flamme (Photo 2).
Beobachtungen
Der
Wassertropfen verdunstet am Boden der
Ampulle unter der Wirkung der in der Kerzenflamme freigesetzten Wärmeenergie.
Der
gebildete Wasserdampf kondensiert im
vorderen Teil des Fläschchens.
Nach
erneutem Erhitzen im vorderen Teil der Ampulle schießt der Stopfen
mit einem Knall nach vorne, während der Rückstoß die Ampulle
nach hinten stößt.
Erklärung
Wenn
Wasser verdampft, erhöht sich sein Volumen auf das Tausendfache. In
der verschlossenen Ampulle baut sich dabei ein hoher Druck auf, die Bewegungsenergie
der Wasserteilchen verrichtete daraufhin Arbeit am Stopfen, indem es ihn
herausschleuderte.
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Veröffentlichung: 31.10.2002..............................letzte
Veränderung: 11.12.2008