DE7426967U

DE7426967U - Vorrichtung zur Demonstration von bei Temperaturänderungen auftretenden Volumenänderungen einer Flüssigkeit

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Publication number: DE7426967U
Application number: DE7426967U
Authority: DE
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Publication date: 1974-11-07

Description

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Vorrichtung zur Demonstration von bei Temperaturänderungen auftretenden Volumenänderungen einer Flüssigkeit

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zur Demonstration von bei Tenperaturänderungen auftratenden Volumenänderungsn einer Flüssigkeit. Vorrichtungen dieser Art finden im Physikunterricht Verwendung. Insbesondere die Anomalie des Wassers kann dsiait erläutert werden.

2s wurden bereits ein Gerät zum Nachweis der Anomalie des Wassers vorgeschlagen, bei dem ein mit Wasser gefülltes Gefäß mit einer Membran verschlossen wird. An der Membran ist ein Faden befestigt, dessen anderes Ende mehrfach um die Achse eines Zeigers gewunden ist, Bei Änderung der Temperatur der im Gefäß befindlichen Flüssigkeit wölbt sich die Membran, wodurch eine Bewegung des Zeigers verursacht wird. Der qualitative Nachweis der Anomalie des Wassers ist mit diesem vorb«kann£en Gerät in einfacher Weise möglich. Der quantitative Nachweis ist jedoch mit relativ großen Fellern behaftet, da die Größe der Volumenänderung, welche dem Grad der Wölbung der Membran entspricht, nur sehr schlecht festgestellt werden kann.

Der Neuerung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Demonstration von bei Temperaturänderungen auftretenden Volumenänderungen einer Flüssigkeit zu schaffen,

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mit welcher eine wesentlich genauere Bestimmung der in Abhängigkeit von Temperaturänderungen auftretenden Volumenänderungen möglich ist.

Neuerungsgemäß wird diese Aufgabe bei einerVorrichtung zur Demonstration von bei Temperaturänderungen auftretenden Volumenänderungen einer Flüssigkeit, bestehend aus einem mit einer bestimmten Menge einer Versuchsflüesigkeit fCllbaren sowie heiz- und/oder kühlbaren Gefäß, welches ein sich mit einer Volumenänderung bewegendes Element aufweist, dadurch gelöst, daß das sich mit e?jMr Volumenänderung der Flüssigkeit bewegende Element von einem Kolben gebildet wird, der in eii.em am Gefäß gehalterten Zylinder verschiebbar angeordnet ist. Bei Volumenänderungen führt der Xolben also nur Linearbewegungen aus, so daß - bei bekanntem Durchmesser des Zylindere - die Volumenänderung durch Messung der linearen Verschiebung des Kolbens in einfacher Weise bestimmt werden kann. Da außerdem das in das Gefäß eingefüllt« Volumen der Versuchsflüssigkeit in einfacher Weise bestimmbar ist, könne».mit Hilfe der Neuerung auch Ausdehnungskoeffizienten bestimmt werden.

Die Zylinder-Kolben-Anordnung wird zweckmäßig von einer an sich bekannten, aus Kunststoff bestehenden Euterepritze gebildet. Diese wird dann in geeigneter Weise an einem Hals des Gefäßes befestigt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, einen Hals des Gefäßes als Zylinder auszubilden und darin einen vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Kolben anzuordnen.

Eine besonders einfache Messung der Verschiebung des Kolbens kann mit Hilfe einer an sich bekannten technischen Meßuhr durchgeführt werden. Dazu wird der Meßfühler der Meßuhr auf

- 3 *uf den Kolben aufgesetzt.

Schließlich besteht eine weitere zweckmäßige Maßnahme darin, in dem Gefäß eine zweckmäßig als Magnetrührer ausgebildete Rührvorrichtung vorzusehen. Dadurch kann die Temperatur der gesamten» in dem Gefäß befindlichen Flüssigkeit, gleichmäßig gehalten werden, was insbesondere für die Demonstration der Anomalie des Wassers mit der neuerungsgemäßen Vorrichtung zweckmäßig ist. Auch Temperaturmeßfehler können dadurch vermieden werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Neuerung sollen anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert werden.

In dieser Figur ist das zweckmäßig aus Glas bestehende Gefäß mit 1 bezeichnet. Es weist insgesamt drei Anschlußhälse 2, 3 und 4 auf. Der Anschluß 2 dient der Füllung des Gefäßes mit der Vereuchsflüssigkeit. Während der Durchführung der Messungen ist er mit einem Stopfen S verschlossen. DEr Anschluß H ist während der Durchführung der Messungen mit einem eine Öffnung 6 aufweisenden Stopfen 7 verschlossen. Durch die Öffnung 6 ragt ein Thermometer 8 derart bis in das Innere des Gefäßes 1 hinein, daß die darin herrechende Temperatur außerhalb des Gefäßes 1 abgelesen werden kann.

Beim dargestellten Auführungebeispiel ist der relativ lang ausgebildete halsformige Anschluß 3 als Zylinder für den Kolben 9 ausgebildet. Auf diesen zweckmäßig aus Kunststoff bestehenden Kolben 9 ist auf seiner dem Innern des Gefäßes 1 Abgewandten Seite der Meßfühler 10 einer schemtisch angedeuteten technischen Meßuhr Ii aufgesetzt. D.ie Funktion der Meßuhr ist schematisch dadurch angedeutet worden, daß der

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Meßfühler 10 die Form einer Zahnstange aufweist, mit der das Zatfbd 12 in Eingriff steht. Mit dem Zahnrad 12 ist der Zeiger 13 verbunden, der die lineare Verschiebung des Kolbens · anzeigt. Selbstverständlich können auchMeßuhren anderer Bauart Verwendung finden.

Wie bereits erwähnt, kann die Zylinder-Kolben-Anordnung auch von einer an sich bekannten Euterspritze gebildet werden. Diese muß dann dicht mit einem Hals am Gefäß verbunden werden.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ruht das kolbenförmige Gefäß 1 auf einem Ring IU. Das Gefäß kann in nicht dargestellte Kühl- oder Wärmebäder eingebracht werden. Zur gleichmäßigen Temperaturverteilung ist eine als Magnetrührer ausgebildete Rührvorrichtung vorgesehen, dessen Rührelement mit 15 bezeichnet ist und dessen Antriebsmechanismus im nur teilweise dargestellten Gehäuse IS untergebracht ist.

Statt des MagnetrOhrers 15, 16 kann auch eine andere Rührvorrichtung vorgesehen sein. Diese kann z.B. durch den Haie eingeführt sein.

Zur Durchführung «ton Messungen mit dem dargestellten Ausführungebeispiel wird das Sefaß 1 luftfrei mit der zu untersuchenden Flüssigkeit gefüllt.Danach wird mit Hilfe eines Kälte- oda? Wärmebades eine Temperaturänderung bewirkt, die mit Hilfe des Thermometers 8 beobachtet werden kann. Die damit verbundene Volumenänderung bewirkt eine Bewegung des Kolbens 9. Die Größe des vom Kolben 9 zurückgelegten Weges wird dünn mit Hilfe der Meßuhr 11 bestimmt. BEi bekanntem Querschnitt des Halses 3 ist dann auch die Volumenänderung bestimmbar, die mit dem Gesamtvolumen der im Gefäß befindlichen Flüssigkeit in Beziehung gesetzt werden kann.

Claims

- 5 ANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur Demonstration von bei Temperaturänderungen auftretenden Volumenänderungen einer Flüssigkeit, bestehend aus einem mit einer bestimmten Menge einer Versuchsflüssigkeit füllbaren sowie heiz- und/oder kühlbaren Gefäß, das ein sich mit einerVolumenänderung der Flüssigkeit bewegendes Element aufweist,dadurch gekennzeichnet, daß das mit einer Volumenänderung der FlüssigkelrVoewegende Element von einem Kolben (9) gebildet wird, der in einem am GEfäß (1)gehalterten Zylinder (3) verschiebbar angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zyline¹ ^r-Kolben-Anordnung von einer an sich bekannten Euterspritze gebil^-det wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder von einem am Gefäß (1) ausgebildeten befäßhals (3) gebildet wird, in dem der vorzugsweise aus Kunststoff bestehende Kolben (9) verschiebbar angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet» daß der Kolben (9) mit dem Meßfühler (10) einer an sich bekannten technischen Meßuhr (11) gekoppelt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für das Gefäß (1) eine Rührvorrichtung (15,16) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührvorrichtung als Magnetrührer (15,16) ausgebildet ist.