Gasthermometer

Erwärmung mit Flamme Video (192x144) 0.3 MB Video (320x256) 0.9 MB Erwärmung mit Hand Video (192x144) 0.5MB Video (320x256) 1.3 MB
	Gasthermometer: Im Kolben befindet sich Gas (Luft). Die Flüssigkeitssäule (rechts) zeigt Volumen- und damit auch Temperaturänderungen an.

Physikalischer Hintergrund

Die Flüssigkeitssäule verschiebt sich bei Erwärmung mit der Flamme natürlich schneller als bei Erwärmung mit der Hand. Da die Ausdehnung aber in beiden Versuchsteilen gleich ist, ist auch die Zeit gleich, bis das System den Ausgangszustand wieder erreicht hat.

Verschiebt sich die Flüssigkeitssäule um , so haben die Enden eine Differenz von .

Mit dem Gesetz von Gay-Lussac erhält man bei konstantem Druck p das Volumen V bei einer bestimmten Temperatur :

Mit dem Volumen bei 20°C ermittelt man das Volumen V₀ bei 0°C:

Aufgrund der kleinen Auslenkung um 2 cm vernachlässigt man die Druckänderung im Kolben, die durch die Verschiebung der Flüssigkeitssäule entsteht. Man ermittelt nun das Volumen bei der unbekannten Temperatur (mit ): Mit dem Volumenausdehnungskoeffizienten lässt sich die Temperatur im Kolben abschätzen:

.

Damit ergibt sich eine Temperaturerhöhung um . Aufgrund dieser geringen Erhöhung ist auch der Temperaturgradient zwischen Kolben und Umgebung sehr gering ist. Der Wärmeausgleich geschieht daher sehr langsam.