Holz- und Metallzylinder zum Anfassen; trivial
Mit einem Demonstrationsthermometer wird Wasser mit unterschiedlichen Temperaturen (Eiswasser, Zimmertemperatur, heißes Wasser) gemessen und mit der Kamera gezeigt.
Darbietung: Kamera
Bewertung: gut
nicht zu erkennen, ungeeignet
Das Bild einer Glühwendel wird durch einen Rotfilter abgebildet. Ist die Glühlampe ausgeschaltet, ist das Bild der Wendel deutlich sichtbar. Schaltet man nun die Lampe ein, wird mit zunehmender Helligkeit der Wendel das Bild immer undeutlicher, bis es (fast) nicht mehr sichtbar ist.
Darbietung: Projektion mit Bogenlampe
Bewertung: gut
Spannungsanzeige über Galvanometer (qualitativ) enes Thermoelementes. Ein Sensor in Eiswasser, der andere in Wasser bei Zimmertemperatur.
Darbietung: Galvanometer
Bewertung: gut sichtbar
Thermochromstifte
Die Thermochromfarbe wird auf ein Stück Blech aufgetragen, das mit Hilfe eines Bunsenbrenners oder eines Heißluftgebläses erhitzt wird. Wird eine bestimmte Temperatur erreicht, schlägt die Farbe um.
Silberquecksilberjodid
Ein mit Silberquecksilberjodid bestrichenes Blechstück wird in heißes Wasser getaucht. Die ursprünglich gelbe Farbe schlägt in rot um. Beim Abkühlen nimmt das Blech wieder die gelbe Farbe an.
Der Effekt ist bei Silberquecksilberjodid wesentlich deutlicher und besser zu sehen als bei den Thermochromstiften.
Darbietung: direkt und/oder Kamera
Gezeigt wird die Anomalie des Wassers: In eine hohle Kugel aus Gußeisen wird (dest.) Wasser eingefüllt und die Kugel verschlossen. Taucht man die Kugel in flüssigen Stickstoff, dehnt sich das Wasser aus und sprengt die Kugel. Dabei entsteht eine große Stickstoff-Fontäne.
Darbietung: direkt
Bewertung: spektakulär; sollte gezeigt werden
Die Luft in einem Glaskolben wird erwärmt. Sie dehnt sich aus und entweicht durch eine dünne Röhre, die in Wasser taucht. In der Projektion sieht man die austretende Luft als Bläschen im Wasser aufsteigen.
Darbietung: Projektion mit Bogenlampe
Bewertung: sehr anschaulich
Wasser in einem Glaskolben wird erhitzt. Es dehnt sich aus und steigt in einem Steigrohr auf.
Darbietung: Kamera
Bewertung: anschaulich
Ein Eisenstab wird erhitzt und in heißem Zustand mit Hilfe eines Bolzens eingespannt. Kühlt er ab, zieht er sich wieder zusammen. Die dabei auftretenden Kräfte sind so groß, daß der Bolzen gesprengt wird. Muß etwa ½ Std. vorgeheizt werden, Abkühldauer ca.10-15 min.
Darbietung: direkt
Bewertung: gut
Durch ein Metallrohr, das an einer Seite fest eingespannt ist, wird heißes Wasser geleitet. Das freie Ende drückt gegen einen Bolzen, dessen Verschiebung auf einen Zeiger übertragen wird. Auf der zugehörigen Skala kann die Ausdehnung abgelesen werden. Deutlicher Effekt; es wären auch quantitative Messungen möglich.
Darbietung: Kamera oder Projektion mit Bogenlampe
Bewertung: gut sichtbar
Eine Bimetallspirale wird mit dem Bunsenbrenner erhitzt und die Verformung in der Projektion gezeigt.
Darbietung: Projektion mit Bogenlampe
Bewertung: verbesserungswürdig
Der Stromfluß durch einen NTC- und einen PTC-Widerstand wird gemessen. Die Widerstände werden mit einem Föhn erhitzt und die Änderung der Ströme gemessen. Zum Vergleich kann der Versuch mit einem ohmschen Widerstand wiederholt werden
Darbietung: Kamera
Bewertung: anschaulich
Der Stromfluß durch eine Konstantan-Wendel und eine Eisen-Wendel wird gemessen. Die Metalle werden mit dem Bunsenbrenner erhitzt. Während sich der Strom durch den Konstantan-Draht nicht ändert, nimmt er im Eisen-Draht ab.
Darbietung: Projektion oder Multimeter
Bewertung: wird nie gezeigt
Eine Glühlampe wird über kleine Kupferspulen an eine 9V-Batterie angeschlossen. Die Lampe leuchtet schwach. Taucht man die Spulen in flüssigen Stickstoff, sinkt der Widerstand des Kupferdrahtes, und die Lampe leuchtet wesentlich heller.
Darbietung: direkt und/oder Kamera
Bewertung: gut sichtbar
Die Thermosäule dient zur Strahlungsmessung. Ihr Funktionsprinzip entspricht mehreren hintereinander geschalteten Thermoelementen. Man kann die Strahlungswärme eines Menschen feststellen.
Darbietung: Galvanometer
Bewertung: deutlicher Effekt
Zur Bestimmung der spezifischen Wärmekapazität fester Körper wird der Probekörper mit bekannter Masse auf eine Ausgangstemperatur gebracht Dann bringt man den Körper in ein Gefäß bekannter Wärmekapazität, welches mit Wasser bekannter Masse und Ausgangstemperatur gefüllt ist. Nach kurzer Zeit stellt sich eine Mischtemperatur ein, die gemessen wird. Mit diesen Werten kann die spezifische Wärmekapazität berechnet werden.
Darbietung: direkt und/oder Kamera
Eine Blei und eine Aluminiumkugel werden im Wasserbad auf 100°C erwärmt und danach auf einen Wachsklotz gelegt. Es stellt sich heraus, daß die Kugel mit der höheren Wärmekapazität, die Aluminiumkugel, das Wachs schneller schmelzen läßt. Wärmekapazität Al: 0,9kJ/kgK; Pb: 0,13 kJ/kgK
Darbietung: Kamera
Bewertung: anschaulich
In diesem Demonstrationsversuch wird die verschieden große Wärmeleitfähigkeit der Stoffe Kupfer und Eisen gezeigt. Zwei Stäbe gleichen Querschnitts aus Kupfer (lCu = 395 W/mK) und Eisen (lFe = 80 W/mK) bilden mit einem Mittelstück aus Kupfer ein T-Stück. Das Mittelstück wird in heißes Wasser eingetaucht und die Wärme auf beide Arme übertragen. Um die unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit sichtbar zu machen, sind die Seitenarme mit Silberquecksilberjodid bestrichen, das bei einer Temperatur von 42° C von einer Gelb- auf eine Rotfärbung umschlägt. Dadurch kann man beobachten, wie schnell eine bestimmte Temperatur (nämlich die des Farbumschlags) in den verschiedenen Materialien fortschreitet.
Darbietung: direkt und/oder Kamera
Bewertung: langwierig, undeutlich
Wasser hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Das soll mit diesem Versuch demonstriert werden. Ein mit Wasser gefülltes Reagenzglas, an dessen Boden ein Stück Eis befestigt ist, wird im oberen Bereich erhitzt. Obgleich das Wasser oben kocht, schmilzt das Eis unten nur ganz allmählich.
Darbietung: Kamera
Bewertung: gut
Darbietung: Kamera
Bewertung: gut
Mit diesem Versuch kann das mechanische Energie-Äquivalent der Wärmemenge quantitativ bestimmt werden. In dem Gerät wird während des Versuches ständig mechanische Energie durch Reibung in Wärmeenergie umgewandelt.
Darbietung: Kamera
Bewertung: klein, unanschaulich
Wird ein Gas expandiert oder komprimiert, ohne daß ihm dabei zusätzlich Wärme zugeführt oder entzogen wird, nennt man das eine "adiabatische Zustandsänderung". An der Energieumwandlung ist allein seine innere Energie beteiligt. In diesem Versuch wird ein Gas in einem isolierten Kolben komprimiert und die Temperaturänderung des Gases angezeigt.
Darbietung: Galvanometer
Bewertung: verbesserungswürdig
In diesem Versuch wird durch sehr schnelle Expansion die Wirkung der Temperaturerniedrigung als Kondensation von Spiritus in Form eines Nebels gezeigt.
Darbietung: direkt
Bewertung: spektakulär, sollte gezeigt werden
Die Schwingungsdauer einer Kugel in einem Gasrohr über einem Gasvolumen (Glasflasche) wird gemessen. Mit diesem Wert kann der cp/cv-Wert berechnet werden. Rechnung aufwendig, fehlende Parameter.
Darbietung: direkt und/oder Kamera
Der Versuch nach Clèment und Desormes dient zur Bestimmung des Verhältnisses der spezifischen Wärmekapazitäten cp / cv.
Eine Glasflasche von mehreren Litern Inhalt hat ein Anschluss-Rohr mit Absperrhahn über das ein Überdruck erzeugt werden kann und ein U-Rohr als Manometer. Machdem man einen Überdruck, kontrolliert durch das Manometer, in der Flasche erzeugt hat, schließt man den Absperrhahn. Öffnet man den Hahn kurzzeitig zum Druckausgleich beobachtet man nach dem Schließen des Hahnes einen erneuten Druckanstieg.
Der Grund hierfür liegt in der Abkühlung der Luft während ihrer Ausdehnung beim Öffnen des Hahnes. Nach dem Schließen tritt allmählich ein Temperaturausgleich ein,d.h. die Luft erwärmt sich auf die Temperatur der Umgebung, wodurch eine Druckerhöhung stattfindet.
Die in einer Flüssigkeit beim Schmelzen zugeführte Energie kann bei der Erstarrung der Flüssigkeit zurückgewonnen werden. Als Demonstrationsversuch hierfür eignet sich Natriumthiosulfat (Na2S2O3 · 5 H2O) besonders gut.
Darbietung: Projektion auf optischer Bank
Unter hohem Druck erniedrigt sich die Schmelztemperatur von Eis. Zur Demonstration dieses Effektes wird eine Drahtschlinge um einen Eisblock gelegt, an der ein schweres Gewicht hängt. Unter der Drahtschlinge entsteht so ein sehr hoher Druck. An der Berührungsfläche schmilzt das Eis unter der Schlinge, der Draht sinkt in das Eis ein, und das Wasser quillt über den Draht hervor. Über der Schlinge ist dann kein Druck mehr vorhanden, und das Wasser gefriert wieder. Der Draht wandert auf diese Weise langsam durch den Eisblock, ohne ihn zu zerschneiden.
Darbietung: direkt
Bewertung: gut
Die Temperatur, bei (bzw. oberhalb) der eine Verflüssigung eines Gases auch durch Anwendung noch so hoher Drucke nicht mehr möglich ist, heißt die kritische Temperatur des Gases. In einer Druckkammer ist soviel von einem Gas (Spezialkältemittel Freon 115) eingefüllt, daß es teilweise verflüssigt ist. Die kritische Temperatur des Gases liegt über der Zimmertemperatur. Durch Erwärmung kann gezeigt werden, daß bei Erreichen der kritischen Temperatur die Trennungslinie zwischen der Flüssigkeit und dem Gas verschwindet. Beim Abkühlen wird die Kammer undurchsichtig, dann halb undurchsichtig, und aus dem Nebel erscheint wieder die Trennlinie.
Darbietung: Projektion auf optischer Bank
Bewertung: anschaulich
Darbietung: direkt und/oder Kamera
Bewertung: verbesserungswürdig
Aceton wird auf ein Digitaltherometer geträufelt. Man beobachtet die Abkühlung.
Darbietung: direkt und/oder Kamera
Bewertung: gut
Darbietung: direkt und/oder Kamera
Bewertung: deutlicher Effekt
Ein optisch ansprechender Stirling-Motor betrieben mit Spiritus-Brenner.
Darbietung: direkt und/oder Kamera
Bewertung: sehr anschaulich