Element aus Experimentier-Bausatz - 1. M

Element aus Experimentier-Bausatz -

1. Messung

Messbedingungen

Zeitspanne: 6:00 min (360 sek)
Volumen des Wassers je Gefäß: 210,7 cm^3
R = 50 ꭥ

0.76
0.75
0.73
0.72
0.71
0.7
0.69
0.68
0.68
0.67
0.66
0.65
0.64
0.63
0.62
0.62
0.61
0.6
0.6
0.59
0.58
0.57
0.57
0.56
0.55
0.55
0.54
0.54
0.53
0.52
0.52
0.51
0.51
0.5
0.49
0.49
0.48

U(V) I(mA) P(W)

0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270

280

290

300

310

320

330

340

350

360

t (s)

Messwerte

Legende zur Tabelle:

Tk: Temperatur in kaltem Gefäß

Th: Temperatur in heißem Gefäß

t(s): Zeit in Sekunden

U(V): Spannung in Volt

I(mA): Stromstärke in Milliampere

P(W): Leistung in Watt

19,1°C

25,3°C

t (s)

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36

70.2
70.1
69.5
68.6
66.5
65
64.4
63.8
63.6
63.6
63.6
63.3
62.6
62.2
61.8
62
61.8
61.2
60.4
59.8
59.7
59.1
58.9
58.8
58.4
57.5
57.2
56.9
56.1
55.8
55.6
55.6
55.1
55.1
54.8
54.2
53.9

0.867
0.856
0.859
0.84
0.828
0.819
0.81
0.802
0.792
0.783
0.772
0.761
0.751
0.741
0.732
0.724
0.714
0.706
0.699
0.691
0.681
0.674
0.666
0.657
0.649
0.641
0.633
0.625
0.62
0.612
0.606
0.599
0.593
0.587
0.579
0.574
0.569

0.65892
0.642
0.62707
0.6048
0.58788
0.5733
0.5589
0.54536
0.53856
0.52461
0.50952
0.49465
0.48064
0.46683
0.45384
0.44888
0.43554
0.4236
0.4194
0.40769
0.39498
0.38418
0.37962
0.36792
0.35695
0.35255
0.34182
0.3375
0.3286
0.31824
0.31512
0.30549
0.30243
0.2935
0.28371
0.28126
0.27312

Messergebnisse

Maximale Leistung: 0,00118 W (ΔT: 21,69 °C)

Kategorie

T des kalten Gefäßes

T des heißen Gefäßes

Spannung U (V)

Stromstärke I (A)

Leistung P (W)

19,1°C

70,2°C

0,76 V

0,867 A

0,65892 W

Ende d. M.

25,3°C

53,9°C

0,48 V

0,569 A

0,273 W

Anfang der Messung

Wirkungsgrad - Berechnung:

Spezifische Wärmekapazität von Wasser: 4,18 J/g*K

--> Energie, die benötigt wird, um 1g Wasser um 1°C zu erhitzen

210,7 cm^3 (entspricht 210,7 g) heißes Wasser haben sich um 6,48849°C* abgekühlt. Mithilfe dieser thermischen Energie hat das Element 0.690547 J erzeugt.

15,586 J / 210,7 g = 0,073972 J/g

0,073972 J/g / 6,48849 K = 0,0114 J/g*K

0,0114/4,18 = 0,002727 -->

0,2727 % Wirkungsgrad

*Dieser Wert für die Temperaturdifferenz, der quasi die zugeführte Energie angibt, wurde mithilfe des auf der Seite "Einbeziehung der Temperaturabnahme an der Raumluft in die Messergebnisse" vorgestellten Verfahrens errechnet.

Diagramme und Auswertung

Leistung, abhängig von Zeit:

Es ergibt sich anscheinend ein ungefähr linearer Zusammenhang zwischen Leistung und Zeit. Genauer würde man die Leistung mit einer Exponentialkurve beschreiben können.

Das Integral von t = 0 bis t = 360 beträgt 15,586 J (1 W = 1 J/s), die also in 360 Sekunden erzeugt wurden.

Temperatur des heißen Gefäßes, abhängig von der Zeit:

Auch hier scheint, ein lineare Zusammenhang zu bestehen.

Leistung, abhängig von Temperatur des heißen Gefäßes

Weil die Leistung eigentlich von der Temperaturdifferenz abhängt, zeigt dieser Graph lediglich die Proportionalität von Temperatur und Leistung, vorausgesetzt, dass die Temperatur des heißen Gefäßes ungefähr proportional zur Temperaturdifferenz ist.