4.1. Versuchsbeschreibung: Dichte von Festkörpern (Jolly – Waage)
Wir stellen uns die Aufgabe, die Dichte von Aluminium und Pertinax mit der Jolly - Waage zu bestimmen.
Bevor der eigentlichen Messung des Gewichtes, wird die Nullage x0 von der Spiegelskala abgelesen. Danach wird das Gewicht in die obere Schale gelegt. Durch die Schwerkraft dehnt sich die Feder der Jolly – Waage. Nachdem die Feder ausgeschwenkt hat wird die Lage xG abgelesen. Nun wird das gleiche Gewicht in die untere Schale gelegt und in einem Wassergefäß versenkt. Durch den Auftrieb des Körpers ergibt sich ein neuer Wert xa . Damit die Jolly – Waage einwandfrei funktioniert, muß sich die untere Schale unter der Wasseroberfläche befinden und die obere Schale über der Wasseroberfläche. Es ist zu beachten, daß sich keine Luftbläschen an der unteren Schale befinden und die obere Schale darf nicht mit Wasser in Berührung geraten, damit keine Verfälschungen auftreten.
Um ein möglichst genaues Meßergebnis zu erlangen, wird der Versuch für jeden Stoff zehn mal durchgeführt. Dabei wird lediglich die Spiegelskala verschoben, um andere Zahlenwerte zu erhalten.
Die Dichte der Flüssigkeit (Wasser) wird aus der Literatur entnommen. Um den richtigen Literaturwert zu bestimmen, muß die Temperatur der Flüssigkeit gemessen werden.
4.2.1 Meßwerttabelle u. tabellarische Auswertung
1. Probe: Aluminium
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
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Literaturwerte aus dem Stöcker Taschenbuch der Physik (3.Auflage, 1998; S.216-219):
- Wasser: [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] = 1,003g/cm³
- Pertinax: [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]=
- Aluminium: [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] =2,707g/cm³
Gemessene Werte:
- Außendruck = 1000hPa
- Wassertemperatur = 19,4°C
Formeln zur Berechnung der fehlenden Werte in der Tabelle:
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Warum dürfen keine Mittelwerte von x0, xG und xa gebildet werden?
Die Mittelwerte von x0, xG und xa dürfen nicht gebildet werden, da sich sonst jeder Fehler der einzelnen Messung auf die gesamte Meßreiche übertragen würde. Das führt zur einer starken Abweichung des Endergebnisses, da sich alle Fehler auf summieren würden.
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4.2.2. Fehlerberechnung:
Formeln zur Berechnung der Fehlerabweichungen:
Ergebnisse:
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4.2.3. Fehlerfortpflanzungsrechnung:
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Die berechneten Werte unterscheiden sich nur sehr geringfügig von den Werten im Aufgabenteil 4.2.2..
4.2.4. Vergleich mit dem Literaturwert:
Der errechnete Dichtewert von Aluminium unterscheidet sich nur um acht Hundertstel vom Literaturwert.
4.2.5. Überprüfen der Linearität der Federwaage
Meßwerttabelle:
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Diagramm zur Linearität:
Auswertung:
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Die Jolly – Waage ist anhand der abgelesenen Werte als linear zu bezeichnen. Dies ist im oberen Diagramm zu betrachten. Die kleinen Unstimmigkeiten beruhen auf den zufälligen Ablesefehlern.
5. Versuchsbeschreibung: Dichte von Flüssigkeiten – Mohrsche Waage
Mit der Mohrschen Waage soll die Dichte der Flüssigkeiten Wasser und NaCl-Lösung bestimmt werden. Dazu muß der Ausleger der Waage zuerst im Gleichgewicht, durch das Drehen an Schrauben zum Justieren, gebracht werden. Danach wird ein Senkkörper am Ausleger angebracht und die Waage wird so justiert, daß sie sich wieder im Gleichgewicht befindet (Summe aller auftretenden Drehmomente sind gleich Null). Die Waage ist jetzt abgeglichen.
Der Senkkörper wird in ein Gefäß mit Wasser getaucht. Der Auftrieb des Körpers bewirkt eine Veränderung der Lage des Auslegers. Um das Gleichgewicht wieder herzustellen werden Gewichte, sogenannte Reiter, in den Kerben des Auslegers eingehängt. Der Sitz der Reiter wird notiert und dient zur Bestimmung des Drehmomentes. Mit dem kleinsten Gewicht soll der auftretende Fehler festgestellt werden, indem man ihn so verschiebt, bis sich die Gleichgewichtslage ändert.
Der gleiche Versuch wird noch mit der NaCl-Lösung durchgeführt.
5.1.2 Meßwerttabelle:
Wasser:
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Bestimmung der Dichte:
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5.1.3. Fehlerabschätzung:
Das kleinste Gewicht kann um vier Stellen verändert werden, ohne daß die Waage merklich aus dem Gleichgewicht kommt. Daraus folgt eine Unsicherheit von 4mg/cm³.
Daraus ergibt sich eine Dichte von: [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] = 0,999g/cm³ ± 0,004g/cm³
[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] = 1,14g/cm³ ± 0,004g/cm³
6. Bestimmung relativer Gasdichten mit dem Bunsenschen Effusiometer
Versuchsbeschreibung:
Es soll mit Hilfe eines Bunsenschen Effusiometers die Dichte von Luft, CO2 und Argon ermittelt werden. Um die Messung so genau wie nur möglich durchzuführen, wird die Apparatur mit dem jeweiligen Gas gereinigt und anschließend gefüllt. Nachdem der Ausstömventil geöffnet wird, strömt das Gas aus und der Wasserpegel normalisiert sich.
Die Zeit, in der die Normalisierung des Wasserpegels stattfindet wird gemessen und in die
Tabelle eingetragen.
6.1 Aufnahme der Meßwerte
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6.2 Auswertung der Messung
6.2.1 Berechnung von Mittelwert und Fehler der Ausströmzeiten von Luft, CO2 und Argon
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Literaturwert:[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]=1,2928kg/m³; rCO2=1,9768kg/m³
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Häufig gestellte Fragen
Was ist der Zweck des Versuchs zur Bestimmung der Dichte von Festkörpern mit der Jolly-Waage?
Der Zweck ist die Bestimmung der Dichte von Aluminium und Pertinax mit Hilfe der Jolly-Waage.
Wie wird die Dichte von Festkörpern mit der Jolly-Waage gemessen?
Zuerst wird die Nullage der Spiegelskala abgelesen. Dann wird das Gewicht (Festkörper) in die obere Schale gelegt, und die neue Lage abgelesen. Anschließend wird das Gewicht in die untere Schale gelegt und in Wasser versenkt, und die Lage erneut abgelesen. Die Unterschiede in den Lagen werden zur Berechnung der Dichte verwendet.
Warum wird der Versuch zur Bestimmung der Dichte von Festkörpern mehrfach durchgeführt?
Der Versuch wird zehnmal durchgeführt, um ein möglichst genaues Messergebnis zu erzielen. Dabei wird die Spiegelskala verschoben, um andere Zahlenwerte zu erhalten und Messfehler zu reduzieren.
Wie wird die Dichte von Flüssigkeiten (Wasser) bei der Messung mit der Jolly-Waage berücksichtigt?
Die Dichte des Wassers wird aus der Literatur entnommen. Um den richtigen Wert zu verwenden, wird die Temperatur des Wassers gemessen.
Warum dürfen keine Mittelwerte von x0, xG und xa bei der Messung mit der Jolly-Waage gebildet werden?
Die Mittelwerte von x0, xG und xa dürfen nicht gebildet werden, da sich sonst jeder Fehler der einzelnen Messung auf die gesamte Messreihe übertragen würde, was zu einer starken Abweichung des Endergebnisses führen könnte.
Was ist das Ziel des Versuchs zur Bestimmung der Dichte von Flüssigkeiten mit der Mohrschen Waage?
Das Ziel ist die Bestimmung der Dichte der Flüssigkeiten Wasser und NaCl-Lösung mit der Mohrschen Waage.
Wie funktioniert die Messung der Dichte von Flüssigkeiten mit der Mohrschen Waage?
Zuerst wird die Waage justiert, bis sie im Gleichgewicht ist. Dann wird ein Senkkörper in die Flüssigkeit getaucht. Um das Gleichgewicht wiederherzustellen, werden Gewichte (Reiter) in die Kerben des Auslegers eingehängt. Die Position der Reiter wird notiert und dient zur Bestimmung des Drehmomentes und somit der Dichte.
Wie wird die Fehlerabschätzung bei der Messung mit der Mohrschen Waage durchgeführt?
Der auftretende Fehler wird mit dem kleinsten Gewicht (Reiter) festgestellt, indem man ihn so verschiebt, bis sich die Gleichgewichtslage ändert. Die daraus resultierende Unsicherheit wird zur Angabe der Dichte verwendet.
Was ist das Ziel des Versuchs zur Bestimmung relativer Gasdichten mit dem Bunsenschen Effusiometer?
Das Ziel ist die Ermittlung der Dichte von Luft, CO2 und Argon mit Hilfe eines Bunsenschen Effusiometers.
Wie funktioniert die Messung der relativen Gasdichten mit dem Bunsenschen Effusiometer?
Die Apparatur wird mit dem jeweiligen Gas gereinigt und gefüllt. Nach dem Öffnen des Ausströmventils strömt das Gas aus, und die Zeit, in der die Normalisierung des Wasserpegels stattfindet, wird gemessen. Diese Zeit wird zur Berechnung der relativen Gasdichte verwendet.
Wie werden Mittelwert und Fehler der Ausströmzeiten von Luft, CO2 und Argon berechnet?
Der Mittelwert wird aus den einzelnen Messwerten der Ausströmzeit gebildet. Der Fehler wird anhand der Abweichungen der einzelnen Messwerte vom Mittelwert berechnet.
- Quote paper
- R. Kleiner (Author), 1998, Dichte von Festkörpern (Jolly - Waage), Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/96367
