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Versuche

Versuch von GAY-LUSSAC (Simulation)

Gassorte
Hinweis: Beide Gase sind in der
Wirklichkeit farblos
HTML5-Canvas nicht unterstützt!
Abb. 1 Prinzip des Versuchs von GAY-LUSSAC: Eine Gasmenge wird bei konstantem Druck erhitzt und gleichzeitig Temperatur und Volumen der Gasmenge gemessen

In einen Glaskolben von genau einem Liter Volumen (Ausmessen mittels Vorversuch mit Wasser) befindet sich einmal Luft und ein anderes Mal Erdgas.

In einem mit einem Tauchsieder und Thermometer versehenen Wasserbad wird der Glaskolben langsam erwärmt, so dass die Luft bzw. das Erdgas die Temperatur des Wasserbades annimmt.

Das auf Grund der Volumenausdehnung herausströmende Gas wird in einer pneumatischen Wanne (in eine Wasserwanne umgestülpter gefüllter Messzylinder) aufgefangen und gemessen.

Anmerkung: Der Wasserstand in der pneumatischen Wanne steigt proportional zu der Menge der verdrängten Flüssigkeit in dem Messzylinder. Dieser Umstand wurde in der Simulation nicht dargestellt.

Aufgabe

Stelle mit Hilfe der Simulation eine \(\vartheta \)-\(\Delta V\)-Wertetabelle für die Ausdehnung von Luft auf und zeichne ein \(\vartheta \)-\(\Delta V\)-Diagramm.

Stelle mit Hilfe der Simulation eine \(\vartheta \)-\(\Delta V\)-Wertetabelle für die Ausdehnung von Erdgas auf und vergleiche mit den Werten von Luft.

Vergleiche die Versuchsergebnisse mit den Ergebnissen des Versuchs von GAY-LUSSAC (Versuch von CHARLES) und erläutere, warum sie nicht übereinstimmen.

Lösung

Joachim Herz Stiftung

Durch die Beobachtung der Animation erhält man folgende Wertetabelle und das nebenstehende Diagramm.

\(\vartheta \;{\rm{in}}\;{\rm{^\circ C}}\) \(15\) \(30\) \(45\) \(60\) \(75\) \(85\)
\(\Delta V\;{\rm{in}}\;{\rm{m}}\ell \) \(0\) \(50\) \(95\) \(135\) \(170\) \(200\)

Die Tabellen für Luft und Erdgas sind identisch. Daraus folgt, dass sich alle Gase bei Erwärmung in etwa gleich stark ausdehnen.

Die Werte liegen allerdings nicht auf der nach dem Gesetz von GAY-LUSSAC erwarteten Geraden; da sich das ausgeströmte warme Gas in der pneumatischen Wanne wieder auf Zimmertemperatur abkühlt, nimmt es weniger Raum im Messzylinder ein als die gleiche Menge warmes Gas. Je wärmer das Gas ist, um so größer die Abweichung.