Versuch
Info
= E.C.9.1
Ein großes Thermoelement aus zwei Kontaktstellen Konstantan-Kupfer-Konstantan wird zur qualitativen Demonstration der Thermospannung mit Handwärme, Fön, Feuerzeug und Kältespray erwärmt bzw. abgekühlt.
Zur quantitativen Demonstration taucht man die eine Kontaktstelle in siedendes Wasser und die andere in Eiswasser. Die Thermospannung wird am Multimeter angezeigt. Werden beide Kontaktstellen auf die gleiche Temperatur erwärmt, so tritt keine Thermospannung auf.
Durchführungsdauer: 3 Minuten
Beschreibung
Hinweise zum Aufbau:
Flüssigen Stickstoff holen, Eiswasser vorbereiten, Wasserkocher und Gefäß für siedendes Wasser bereitstellen.
Thermoelektrische Spannungsreihe
Seebeck-Koeffizienten α
α(Konstantan): -35 μV/K bei 273K,
α(Platin). 0 μV/K bei 273K,
α(Aluminium): 3,5 μV/K bei 273K,
α(Kupfer): 6,5 μV/K bei 273K,
α(Eisen): 19 μV/K bei 273K,
α(Selen): 900 μV/K bei 273K.
Daraus errechnet sich für die Kombination Kupfer-Konstantan (Cu-CuNi) bei einer Temperaturdifferenz von 100 K:
U = 6,5-(-35) μV/K ⋅ 100 K = 4,15 mV
Im Internet findet man für alle gängigen Thermoelemente nach DIN IEC 584 (Typ K, Typ J, Typ N, Typ S, Typ L) Tabellen zur Umrechnung zwischen Spannung und Temperatur, z.B. hier:
https://www.temperaturmesstechnik.de/de/downloads/thermoelement-grundwertreihe.html
Das Demonstrationsmultimeter (Phywe) zeigt (etwas mehr als) 4 mV mit einer Messunsicherheit von ± 0,15 mV an.
Alternative:
Eine Eisenstange (dicker Eisendraht) wird auf zwei Haken gelegt. Die Haken sind mit einem empfindlichen Multimeter verbunden. Einer der beiden Haken wird mit einer Flamme erhitzt und die Thermospannung mit einem empfindlichen Multimeter gemessen.