Versuch
Info
Erwärmung eines Aluminiumzylinders durch Reibung. In den Zylinder ist ein Thermistor eingebettet. Um den Zylinder wird eine Nylonschnur gewickelt. Das eine Schnurende ist an einem Kraftmesser oder einfach nur über ein Gummiband am Tisch befestigt, am anderen Ende hängt eine definierte Masse M. Mit einer Handkurbel dreht man den Zylinder gerade so schnell, dass die Masse M nicht mehr als 3 cm vom Boden angehoben wird. Die Anzahl N der Umdrehungen wird am Zähler abgelesen. Der Temperaturanstieg kann mit computerunterstützter Messwerterfassung in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt werden (nicht jedoch in Abhängigkeit von der Zahl der Umdrehungen).
Vorbereitungsdauer: 1.0 TageDurchführungsdauer: 3 Minuten
Beschreibung
Hinweise zur Durchführung:
Der Zylinder sollte vor dem Versuch so viele K unter Raumtemperatur abgekühlt werden, wie er zum Versuchsende wärmer als Raumtemperatur ist.
Die Drehrichtung ist so zu wählen, dass die angehängte Masse angehoben wird.
Auswertung:
Mechanische Arbeit \(W=F\cdot s=Mg\cdot \pi d\cdot N\) mit dem Zylinderdurchmesser \(d\) und der Anzahl \(N\) von Umdrehungen.
Wärme \(Q=m\cdot c\cdot \Delta T\) mit der Zylindermasse \(m\) und der spezifischen Wärmekapazität \(c\).
Werte des Aluminiumzylinders von Apparatur ID1477: \(d\) = 0,0476 m; \(m\) = 0,2 kg; \(c\) = 220 cal/kgK
Hinweise zum Aufbau der Apparatur ID1477:
Solange die Nylonschnur noch Grafitpulver aufnimmt, sollte man vor jeder Versuchsdurchführung etwas Grafitpulver auf den Aluminiumzylinder aufbringen.
Der Zylinder muss waagerecht ausgerichtet sein, damit die Schnur nicht verrutscht.
Die Anzahl der Umwicklungen ist auf die angehängte Masse abzustimmen. (Pasco empfiehlt 4 Umwicklungen und eine Masse M = 10 kg. Wir haben die Schnur 5 Mal um den Zylinder gewickelt und M = 5 kg angehoben.)
An die Schnur kann auch ein mit Sand gefüllter Eimer angehängt werden.
Anstatt des Thermistorwiderstands kann man auch die Temperatur ablesen, wenn man den Thermistor des MECHANICAL EQUIVALENT OF HEAT TD-8551A über den Pasco Thermistor Sensor CI-6527A (ID 1283) an ein Interface anschließt.