Aufbau und Durchführung
Beim Versuch nach GAY-LUSSAC wird der Zusammenhang zwischen der Temperatur und dem Volumen einer abgeschlossenen Gasmenge bei konstantem Druck untersucht. Dazu verwendet man ein Gasthermometer.
Das Gasthermometer (Prinzipskizze rechts) besteht aus einem dünnen Glasrohr, in das ein bestimmtes Gasvolumen durch einen Quecksilbertropfen eingeschlossen ist. Damit der Versuch nicht durch Feuchte der Luft verfälscht wird, sitzt oben ein Trockenmittel auf dem Glasrohr (Foto rechts). Durch eine Zusatz von Aktivkohle verhindert man das Austreten von Quecksilberdämpfen in das Klassenzimmer.
Das Gasthermometer wird nun in ein Glasgefäß mit Wasser gestellt, so dass das Gas dessen Temperatur annimmt. Das Glasvolumen hat Zylinderform und es gilt \(V = A \cdot h\), wobei \(A\) die Querschnittsfläche der Kapillare und \(h\) die Höhe des eingeschlossenen Volumens ist. Das Volumen ist also direkt proportional zur Höhe, da \(A\) immer gleich ist.
Beobachtung
Auswertung
Bestimme aus der Animation in Abb. 2 eine \(\vartheta \)-\(h\)-Tabelle.
Fertige aus der Tabelle ein \(\vartheta \)-\(V\)-Diagramm; beachte dabei die folgenden Angaben für die Zeichnung.
Verlängere den Graphen hin zu niedrigeren Temperaturen (Extrapolation) und interpretiere das Ergebnis.
Führt man ein neues Koordinatensystem durch Verschiebung des Ursprungs so ein, dass der Graph eine Ursprungsgerade ergibt (rotes Koordinatensystem), so lässt sich der Zusammenhang zwischen der Temperatur (absolute Temperatur) und dem Volumen einfacher beschreiben.
Erläutere, welcher Zusammenhang nun zwischen den Celsiustemperaturen \(\vartheta \) und den Kelvintemperaturen \(T\) besteht.
Erläutere, welcher prinzipielle Vorteil sich bei dieser Temperaturskalafestlegung ergibt.