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Längenausdehnungskonstante ausgewählter Stoffe: Zink: 0, 000026 / grad K Eisen: 0, 000013 / grad K Aluminium: 0, 00024 / grad K Analog dazu lässt sich die räumliche Ausdehnung durch die Volumenausdehnungskonstante beschreiben. Diese gilt auch für Stoffe im flüssigen Zustand, welche keine Länge, jedoch ein Volumen besitzen. 2 Ausdehnung von Flüssigkeiten Die Volumenausdehnung flüssiger Stoffe ist 10-100 mal höher als bei Festkörpern. (z. B. Ethanol: 0, 0002 / grad K). Daneben verkleinert sich durch die gleichbleibende Masse bei erhöhtem Volumen die Dichte der Flüssigkeit. In diesem Zusammenhang sei die Einzigartigkeit des Wassers zu erwähnen, seine größte Dichte bei 4°C zu besitzen. Diese Erscheinung wird auch Anomalie des Wassers genannt. 3 Ausdehnung von Gasen Die räumliche Ausdehnung von Gasen lässt sich am deutlichsten Erkennen. Dies liegt an deren deutlich höheren Volumenausdehnungskonstante. Luft = 0, 0037/grad K) Der Druck bleibt konstant, so lange man das Gas nicht, durch bspw. ein geschlossenes Gefäß, an der Ausdehnung hindert.
Inhalte: - Ausdehnung von Stoffen. 14 Die schulische Auseinandersetzung mit der thermischen Ausdehnung von Stoffen stellt für die Schüler keine erste Begegnung mit derselben dar. Vielmehr konnten sie im alltäglichen Leben Erfahrungen mit dem Phänomen sammeln und sich dadurch subjektive Theorien aneignen. Gerade bei warmen Temperaturen im Sommer oder in den letzten Wochen sind aufgeblähte Fahrradreifen zu beobachten, die gegebenenfalls sogar zum Platzen kommen können. Auch im Schwimmbad wird der mitgebrachte Wasserball in der Mittagssonne weitaus praller, als er nach dem Aufblasen war. Die umgekehrte Volumenausdehnung lässt sich im Winter beobachten. Aufgrund der niedrigen Temperaturen dellen sich bspw. PET-Flaschen ein, da das Gas weniger Raum benötigt. Im Unterricht gilt es diese möglichen Erfahrungen aufzugreifen, Vorstellungen zu verifizieren oder falsifizieren und gegebenenfalls Neue aufzubauen. [... ] 1 vgl. Dorn/Bader. Physik - Mittelstufe, S. 116-119. 2 Vgl. Dorn. Physik, S. 92, 93.
Versuchsaufbau Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Versuchsaufbau zur Volumenausdehnung von Flüssigkeiten Zwei Erlenmeyerkolben mit bekanntem Volumen \(V_0\) werden vollständig mit verschiedenen Flüssigkeiten, z. B. Wasser und Ethanol gefüllt. Zur besseren Sichtbarkeit können die Flüssigkeiten z. mit Tinte eingefärbt werden. Die Kolben werden nun jeweils mit einem Gummistopfen fest verschlossen. In der Mitte jedes Stopfens befindet sich ein dünnes Glasrohr (Durchmesser 3-5 mm), in dem die Flüssigkeit beim Erwärmen nach oben steigen kann. Zu Beginn sollten die Flüssigkeiten in beiden Rohren etwa gleich hoch sein. Weiter benötigst du zur quantitativen Bestimmung der Volumenausdehnung ein Thermometer und ein kleines Aquarium oder ähnliches, dass du als Wasserbad für die Erlenmeyerkolben nutzen kannst. Versuchsdurchführung Zu Beginn misst du die Ausganstemperatur und markierst die Steighöhe der Flüssigkeiten in den Rohren. Anschließend stellst du die Kolben in ein heißes Wasserbad (etwa 50°C - 70°C, je nach Rohrdurchmesser, Länge und Ausgangsvolumen) und beobachtest, wie die Flüssigkeiten in den Rohren nach oben steigen.
3 vgl. ebd., S., 94, 95. 4 vgl. ebd., S. 95, 96. 5 vgl. Götz/Raaf. Physik, Chemie, S. 20-22. 6 vgl. Das Seminarbuch für den Unterricht an der Hauptschule 7 vgl. Bildungsplan WRS 2010, S. 112. 8 vgl. 112. 9 vgl. 112. 10 vgl. 112. 11 ebd., S. 112. 12 vgl. 112. 13 vgl. 113. 14 vgl. 114. Ende der Leseprobe aus 16 Seiten Details Titel Unterrichtsstunde: Ausdehnung von Gasen Hochschule Staatliches Seminar für Didaktik und Lehrerbildung (GWHS) Albstadt Note 1, 5 Autor Joachim Reichert (Autor:in) Jahr 2011 Seiten 16 Katalognummer V182069 ISBN (eBook) 9783656084525 ISBN (Buch) 9783656085812 Dateigröße 471 KB Sprache Deutsch Anmerkungen Schlagworte unterrichtsentwurf, ausdehnung, gase Preis (Ebook) 13. 99 Preis (Book) 15. 95 Arbeit zitieren Joachim Reichert (Autor:in), 2011, Unterrichtsstunde: Ausdehnung von Gasen, München, GRIN Verlag,
Bei bekanntem Ausdehnungskoeffizienten kannst du mithilfe von \(\Delta V = {\gamma _{{\rm{Flüssigkeit}}}} \cdot {V_0} \cdot \Delta \vartheta\) auch Volumenausdehnungen berechnen. Anomalie des Wassers Viele Flüssigkeiten dehnen sich regulär aus, d. h. die Volumenänderung \(\Delta V\) ist proportional zur Temperaturänderung \(\Delta \vartheta\). Die für uns wichtigste Flüssigkeit, das Wasser, zeigt allerdings im Temperaturbereich knapp über dem Gefrierpunkt ein anomales Ausdehnungsverhalten. Beispiele für Anwendungen Die Volumenausdehnung von Flüssigkeiten wird in einer Reihen von technischen Anwendungen genutzt. Beispiele sind Flüssigkeitsthermometer, Sprinkleranlagen und Thermostatventile. Abb. 3 Flüssigkeitsthermometer Du hast, wie im Bild dargestellt, einen mit einer Flüssigkeit gefüllten Glaskolben, auf dem sich ein enges Steigrohr mit bekanntem Innendurchmesser befindet. Nun wird die Flüssigkeit mit einem Bunsenbrenner um 10°C erwärmt. Markiere alle zutreffenden Aussagen.
Deshalb wird er von Gewichten straff gehalten. Betonplatten von Bauwerken dehnen sich ebenfalls aus. Deshalb befinden sich zwischen ihnen Dehnungsfugen. Beim Verlegen von dicken Rohrleitungen baut man Bogen ein, damit die Rohre sich bei Erwärmung ausdehnen können. Dies wird zum Beispiel auch eingetzt, damit ein Kugellager fest auf einer Welle sitzt. Aufschrumpfen eines Kugellagers auf eine Antriebswelle. Man erwärmt das Lager, dadurch dehnt es sich aus. Danach bringt man es auf die Welle. Anschließend kühlt das Lager kühlt sich und zieht sich zusammen. Dann sitzt es fest auf der Welle. Merke: Feste Körper dehnen sich bei Erwärmung aus. Dabei vergrößern sich Länge, Oberfläche und Volumen. Beim Abkühlung ziehen sie sich wieder zusammen. Wenn man das Zusammenziehen verhindert, entstehen große Kräfte. Wie stark dehnt sich Metall aus? Wegen Temperaturschwankungen ändert sich die Lage der Brücke dauernd. Daher muss sie auf den Pfeilern und an den Enden auf Rollen gelagert werden. Außerdem braucht sie noch Dehnungsfugen an den beiden Enden.
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