*: Unterschied zwischen den Versionen

Aus Schulphysikwiki
Wechseln zu: Navigation, Suche
(→‎Leere Seite)
 
(16 dazwischenliegende Versionen des gleichen Benutzers werden nicht angezeigt)
Zeile 2: Zeile 2:
 
==Leere Seite==
 
==Leere Seite==
 
{|
 
{|
−
|height="950px"|
+
|height="1100px"|
 
|}
 
|}
 +
<gallery widths=180px heights=130px  perrow=4 >
 +
Bild:Sester_und_Freiburger_Elle_am_Münster.jpg|Die "Freiburger Elle" und das Hohlmaß "Sester" am Freiburger Münster.
 +
Bild:DirkNowitzki.jpg|Dirk Nowitzki is a "7-footer": 7 feet, 0 Inches tall.
 +
Bild:LeBron James.jpg|LeBron James is only 6 feet 9 Inches tall.
 +
Bild:Mars Climate Orbiter.jpg|Diese Marssonde ist am 23. September 1999 in der Marsatmosphäre verglüht.
 +
</gallery>
  
−
__NOTOC__
+
===Fragen zum Film. "[https://www.zdf.de/dokumentation/terra-x/jagd-nach-dem-urmeter-die-geburt-des-meters-100.html Jagd nach dem Urmeter] ([https://www.youtube.com/watch?v=ZHWPyg25XoA auf youtube])"===
  
−
==Praktikum: Bestimmung von Energie- und Entropiekapazität von Wasser und Wasserdampf==
+
*Am 11. Dezember 1998 startete die Raumsonde "[https://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/mars-climate-orbiter-absturz-wegen-leichtsinnsfehler-beim-rechnen-a-44777.html Mars Climate Orbiter]" vom Weltraumbahnhof Cape Canaveral. Am 23. September 1999 erreichte die Sonde den Mars und stürzte ab. Was war der Grund für den Absturz?
−
===Aufbau:===
+
*Der "Sturm auf die Bastille" gilt als der Beginn der französischen Revolution. An welchem Tag fand die Eroberung dieses Gefängnisses statt? (Tipp: Welches ist der französische Nationalfeiertag?)
−
[[Bild:Versuchsaufbau_Energie_Entropiekapazität.jpg|thumb|right|Der Versuchsaufbau]]
+
*Warum gab es in Frankreich vor der Revolution so viele verschiedene Maßeinheiten und wieviele waren es ungefähr?
−
:'''Materialien:'''
+
*Welche Namen hatten die verschiedenen Längeneinheiten?
−
:1. Behälter(Plastikeimer ca. 1 Liter, Styroporbecher ca. 1/2 Liter, etc.)
+
[[Datei:Aufgabe zur Triangulation.png|thumb|Triangulation zwischen Basel und Karlsruhe]]
−
:2. 1 Tauchsieder (ca.230W/ca.1000W)
+
*Welche Nachteile hatten die vielen unterschiedlichen Maßeinheiten?
−
:3. Bestimmte Menge Wasser
+
*Die Akademie der Wissenschaften bekommt von der Nationalversammlung den Auftrag ein neues Maßsystem zu erarbeiten. [https://de.wikipedia.org/wiki/Claude-Antoine_Prieur Antoine Prieur] will einfach ein Pariser Maß als die neue einheitliche festlegen. Die anderen Wissenschaftler lehnen den Vorschlag ab. Wie will die Mehrheit der Akademie das Meter festlegen? Wie argumentieren Prieur und wie die restlichen Wissenschaftler?
−
:4. Stoppuhr
+
*Was ist ein "[https://de.wikipedia.org/wiki/Meridian_(Geographie) Meridian]"?
−
:5. Waage
+
* Wann starteten [https://de.wikipedia.org/wiki/Pierre_M%C3%A9chain Pierre Méchain] und [https://de.wikipedia.org/wiki/Jean-Baptiste_Joseph_Delambre Jean-Baptiste Delambre] auf ihre Expedition und was war ihr Ziel?
−
:6. Leistungsmesser
+
*Warum müssen die beiden Landvermesser auf hohe Berge steigen, wozu dienen die Peilmarken? Und warum brauchen sie gutes Wetter?
−
:7. Thermometer
+
*Was versteht man unter "Triangulation"?
 +
*Wozu wird eine Messung ganz oft wiederholt?
 +
*Was ist eine "Bogensekunde"?
 +
*Warum muss man bei der Triangulation außer den Winkeln auch die Länge der Grundlinie messen?
 +
*Warum müssen die Maßstäbe vor der Sonne geschützt werden?
 +
*Wie ist das Meter dann festgelegt worden?
 +
*Wieso ist damals das Meter ca. 0,2mm zu kurz geworden?
 +
*Die Festlegung des Meters über die Größe der Erde funktioniert aber prinzipiell nicht besonders genau. Warum?
 +
*Zeichne diese Triangulation zwischen Basel und Karlsruhe auf ein Din A3-Blatt. Die Grundlinie liegt zwischen Breisach und Freiburg. Zeichne sie 2,039cm lang. Bestimme dann die Entfernung zwischen Basel und Karlsruhe in Kilometern.
  
−
'''Zu messsen:'''
+
==Links==
−
Das Ziel ist es, herauszufinden wieviel Entropie und Energie sich in Wasser und Wasserdampf befindet.
+
*Video: [https://www.zdf.de/dokumentation/terra-x/jagd-nach-dem-urmeter-die-geburt-des-meters-100.html Jagd nach dem Urmeter, Auf den Spuren genialer Forscher und Erfinder] (ZDF: TerraX, 2011) (43min)
 +
:* [https://www.youtube.com/watch?v=ZHWPyg25XoA "Jagd nach dem Urmeter" auf youtube]
 +
:*[https://www.youtube.com/watch?v=OjAyARMzf2o Die Geschichte des Metermaßes | Terra X plus auf youtube]
 +
:* Wikipedia: [https://de.wikipedia.org/wiki/Mars_Climate_Orbiter Mars Climate Orbiter]
 +
:: Spiegel Online: [https://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/mars-climate-orbiter-absturz-wegen-leichtsinnsfehler-beim-rechnen-a-44777.html Absturz wegen Leichtsinnsfehler beim Rechnen] (01.10.1999)
 +
:* Wikipedia: [https://de.wikipedia.org/wiki/Claude-Antoine_Prieur Antoine Prieur]
  
−
Dazu erhitzt man eine gewisse Menge Wasser mit einem Tauchsieder und läßt es dann eine Weile kochen. Durch Messung der Leistung des Tauchsieders bestimmt man die zugeführte Energiermenge.
+
* Kurz-Zusammenfassung (ohne Quellen :( [https://www.hs.uni-hamburg.de/DE/GNT/exk/pdf/metr-sys.pdf Die Einführung des metrischen Systems] Bernd Wolfram – Exkursion Paris, 26.6.–30.6.2004
−
Während des Erwärmens wird ständig die Temperatur und die verstrichene Zeit gemessen und danach auch die Menge des verdampften Wassers bestimmt.
+
* Europäische Geschichte Online: [http://ieg-ego.eu/de/threads/transnationale-bewegungen-und-organisationen/internationalismus/roland-wenzlhuemer-die-geschichte-der-standardisierung-in-europa Die Geschichte der Standardisierung in Europa]  von Roland Wenzlhuemer Original auf Englisch, erschienen: 10.12.2003
−
 
+
* Die ZEIT: [https://www.zeit.de/2018/45/masseinheiten-masse-gewichte-konferenz-einheitssystem/komplettansicht Maßeinheiten: Wie viel wiegt 1 kg?] von Max Rauner, 30. Oktober 2018, 17:07 Uhr Editiert am 3. November 2018, 7:37 Uhr DIE ZEIT Nr. 45/2018, 31. Oktober 2018
−
:1) Erstelle zunächst ein Diagramm des zeitlichen Temperaturverlaufs T(t). (T ist die absolute Temperatur in Kelvin.) Wie interpretieren Sie den Verlauf?
+
−
:2) Bestimme die Wärmeenergiekapazität und die Verdampfungsenergie von Wasser. (In der Chemie spricht man von Verdampfungsenthalpie oder der latenten Wärme.)
+
−
:3) Berechne die Stärke des Entropiestroms bei einer Temperatur von 100°C. Berechne daraus wieviel Entropie man benötigt, um ein Kilogramm Wasser der Temperatur 100°C zu verdampfen.
+
−
:4) Trage in einem Diagramm die Entropiestromstärke (<math>I_S= \dot S</math>) über die Zeit auf. Bestimme daraus die Entropiemenge, die man bei der Erwärmung des Wassers benötigt hat.
+
−
 
+
−
===Beobachtung:===
+
−
[[Bild:Diagramm.jpg|thumb|Theta/J.]]
+
−
Die Temperatur nimmt mit der Zeit gleichmäßig zu. Deshalb nimmt auch die Energiemenge gleichmäßig zu!
+
−
 
+
−
Die Entropieströmung <math>I_S = I_E / T</math> nimmt mit der Zeit ab, weil der Energiestrom konstant bleibt. Das kann man vergleichen mit dem Aufpumpen eines Reifens mit konstanter Leistung. Durch die Zunahme der Druckdifferenz nimmt die Luftströmung ab. Oder mit dem Laden eines Kondensators mit konstanter Leistung. Durch die Zunahme der Spannung nimmt die Stromstärke ab.
+
−
 
+
−
===Erklärung===
+
−
'''(1)''' Bei der Erwärmung ist die Energiezufuhr konstant. Die Wärmekapazität von Wasser ist die Energiemenge pro kg und pro Kelvin:
+
−
:Energie in 20s: <math>E=288\,\rm W \cdot 20\, s = 5760\,\rm J</math>
+
−
:Das kann man nun auf ein Kilogramm hochrechnen:
+
−
                              Energie pro K: 1152J
+
−
                              Für 1 Kg: 3879J
+
−
Die Wärmekapazität von Wasser ist also ca. <math>3,9\frac{\rm kJ}{\rm kg \, K}</math>
+
−
-->Man benötigt um Wasser zu erwärmen 3,9 kJ Enrgie pro Kilogramm und pro Kelvin
+
−
 
+
−
'''(2)''' Bestimmung der hineingeflossenen Entropie
+
−
[[Image:Diagramm2.jpg|thumb|Die Änderung der Entropie, aufgetragen über die Zeit.]]
+
−
[[Bild:Funktion_Entropie_Temperatur_1kg_Wasser.jpg|thumb|Der Zusammenhang von Entropiegehalt und Temperatur bei 1kg Wasser.]]
+
−
 
+
−
:Der Entropiefluss hängt über die Temperatur direkt mit dem Energiefluss zusammen:  
+
−
:<math>I_E = T \cdot I_S \ \Leftrightarrow \ \dot E = T \cdot \dot S</math>
+
−
:<math>\Rightarrow \dot S = \frac{1}{T} \cdot \dot E = \frac{1}{T} \cdot P  </math>
+
−
:Man erhält die Entropiemenge, indem man über die Änderung der Entropie integriert. Dazu berechnet man <math>\frac{1}{T} \cdot P </math> für alle gemessenen Zeitpunkte und trägt es in einem Diagramm auf. Die Fläche unter dem Diagramm ist die hineingeflossene Entropiemenge. Offensichtlich benötigt man zu Beginn der Erwärmung mehr Entropie als am Ende.
+
−
:Da die Abnahme des Entropiestrom annähernd linear verläuft, kann man ohne großen Fehler die mittlere Entropiestromstärke aus der mittleren Temperatur <math>\bar T</math> berechnen: <math>\bar I_S \approx P/{\bar T}</math>. Man erhält dann für die Zunahme der Entropie:
+
−
:<math>S =  \bar I_S \quad t = E / \bar T</math>
+
−
:Die Entropiezunahme ist also ungefähr gleich der Energiemenge dividiert durch mittlere Temperatur.
+

Aktuelle Version vom 6. September 2024, 15:57 Uhr

Leere Seite

  • Die "Freiburger Elle" und das Hohlmaß "Sester" am Freiburger Münster.

  • Dirk Nowitzki is a "7-footer": 7 feet, 0 Inches tall.

  • LeBron James is only 6 feet 9 Inches tall.

  • Diese Marssonde ist am 23. September 1999 in der Marsatmosphäre verglüht.

Fragen zum Film. "Jagd nach dem Urmeter (auf youtube)"

  • Am 11. Dezember 1998 startete die Raumsonde "Mars Climate Orbiter" vom Weltraumbahnhof Cape Canaveral. Am 23. September 1999 erreichte die Sonde den Mars und stürzte ab. Was war der Grund für den Absturz?
  • Der "Sturm auf die Bastille" gilt als der Beginn der französischen Revolution. An welchem Tag fand die Eroberung dieses Gefängnisses statt? (Tipp: Welches ist der französische Nationalfeiertag?)
  • Warum gab es in Frankreich vor der Revolution so viele verschiedene Maßeinheiten und wieviele waren es ungefähr?
  • Welche Namen hatten die verschiedenen Längeneinheiten?
Triangulation zwischen Basel und Karlsruhe
  • Welche Nachteile hatten die vielen unterschiedlichen Maßeinheiten?
  • Die Akademie der Wissenschaften bekommt von der Nationalversammlung den Auftrag ein neues Maßsystem zu erarbeiten. Antoine Prieur will einfach ein Pariser Maß als die neue einheitliche festlegen. Die anderen Wissenschaftler lehnen den Vorschlag ab. Wie will die Mehrheit der Akademie das Meter festlegen? Wie argumentieren Prieur und wie die restlichen Wissenschaftler?
  • Was ist ein "Meridian"?
  • Wann starteten Pierre Méchain und Jean-Baptiste Delambre auf ihre Expedition und was war ihr Ziel?
  • Warum müssen die beiden Landvermesser auf hohe Berge steigen, wozu dienen die Peilmarken? Und warum brauchen sie gutes Wetter?
  • Was versteht man unter "Triangulation"?
  • Wozu wird eine Messung ganz oft wiederholt?
  • Was ist eine "Bogensekunde"?
  • Warum muss man bei der Triangulation außer den Winkeln auch die Länge der Grundlinie messen?
  • Warum müssen die Maßstäbe vor der Sonne geschützt werden?
  • Wie ist das Meter dann festgelegt worden?
  • Wieso ist damals das Meter ca. 0,2mm zu kurz geworden?
  • Die Festlegung des Meters über die Größe der Erde funktioniert aber prinzipiell nicht besonders genau. Warum?
  • Zeichne diese Triangulation zwischen Basel und Karlsruhe auf ein Din A3-Blatt. Die Grundlinie liegt zwischen Breisach und Freiburg. Zeichne sie 2,039cm lang. Bestimme dann die Entfernung zwischen Basel und Karlsruhe in Kilometern.

Links

Spiegel Online: Absturz wegen Leichtsinnsfehler beim Rechnen (01.10.1999)
Von „http://schulphysikwiki.de/index.php?title=*&oldid=17368“