Arbeitsblatt: Absoluter Nullpunkt

Physik-Protokoll 22.03.08 Markus, Joris Protokoll: Absoluter Nullpunkt Versuchsablauf Mithilfe einer Speziellen Vorrichtung und der Gesetzmässigkeiten der Physik versuchen wir den Druck in Abhängigkeit von der Temperatur zu verändern, um somit einen Wert für den Absoluten Nullpunkt zu finden. Dazu verwenden wir ein Quecksilber um den Druckunterschied zu messen, der von der Luft im Glaskolben (siehe Skizze) ausgeht, das Volumen des Kolbens bleibt gleich, der Druck wird verändert indem wir den Kolben erhitzen oder kühlen, mithilfe von Wasser. Dann werden Temperatur und die Veränderung der Quecksilbersäule abgelesen, womit wir unsere Daten bekommen, welche danach ausgewertet werden. Acht Messungen mit unterschiedlichen Temperaturen und somit unterschiedlichem Druck wurden durchgeführt. Druck des Gefässes Luftdruck pAtmosphäre Höhenunterschied Volumen (konstant) Messdaten Temperatur (in C) 1.1 13.2 29.4 41.2 49.3 60.2 71.2 93.1 Höhenunterschied (in m) -0.032 0.002 0.043 0.072 0.101 0.119 0.138 0.202 1 Druck im Kolben (in Pa) 89964 94482 99931 103784 107638 110030 112555 121059 Physik-Protokoll 22.03.08 Markus, Joris Messdaten auswerten Die Werte in der letzten Reihe wurden nur zur Veranschaulichung dargestellt, sind jedoch nicht gemessen, hier mussten wir folgende Formel zum Auswerten benützen. pLuft Quecksilber · · g ist die Fallbeschleunigung auf der Erde und hat den Wert 9.80665m/s Quecksilber ist die Dichte des Quecksilbers Quecksilber 13‘546kg/m3 pLuft ist der Luftdruck im Zimmer, den wir vom Barometer ablesen konnten 0.709m Quecksilber - pLuft 13‘546 · 9.80665 · 0.709 94184.2Pa ist die Höhe der Quecksilbersäulen im rechten Teil minus die Höhe im linken Teil. (Die Werte von und Quecksilber wurden dem Buch „Fundamentum Mathematik und Physik entnommen) So kommen wir auf die Druckwerte im Gefäss, in einem Diagramm dargestellt sieht man folgendes: 331.44x 90069 Messwerte für 0 -- -271.75 140000 120000 100000 Druck (Pa) 80000 60000 40000 20000 0 -350 -300 -250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 -20000 Temperatur (C) Zwar sind unsere Messwerte über einen kleinen Teil des Diagramms gesät, jedoch reichen sie aus um eine konstant steigende Gerade einzusetzen. Unsere Trendlinie schneidet sich bei -271.75 mit der x-Achse. Wir können diesen Schnittpunkt berechen, indem wir den Wert der Funktion der Geraden auf 0 setzen. 2 150 Physik-Protokoll 22.03.08 Markus, Joris Der absolute Nullpunkt liegt laut Theorie bei -273.15 Grad Celsius, was 0 Kelvin entspricht. Wir liegen mit der experimentellen Auswertung etwas weniger als 2 Grad daneben. Grund für diese Ungenauigkeit könnte sein, dass wir nur die Temperatur des Wassers messen konnten, nicht aber die der Luft im Kolben, welche etwas tiefer gewesen sein könnte. Auch beim Ablesen an der Quecksilbersäule können je nach Blickwinkel kleine Ungenauigkeiten entstehen. Natürlich ist es auch möglich, das sich der Luftdruck im Zimmer während unseren Messungen verändert hat. 3