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Größe von Luftblase von T und P abängig?
 
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Laterne



Anmeldungsdatum: 13.03.2011
Beiträge: 19

Beitrag Laterne Verfasst am: 06. Jul 2011 19:49    Titel: Größe von Luftblase von T und P abängig? Antworten mit Zitat

Hi,

kann mir bitte jemand bei folgender Problemstellung helfen?

Luft drückt die innere Wassersäule nach unten, bis sie zu dem grauen Röhrchen gelangt. Am Mittelpunkt des inneren Radius des Röhrchens bildet sich eine Luftblase, sobald diese durchblubbert und darauf hin nochmehr, gleicht sich der Wasserstand bis zur Oberkante des Rohres aus. Der Bereich ist mit V gekennzeichnet und stellt das Volumen dar für Luft, die einströmen kann bevor sie durchblubbert.

Ich habe das Volumen experimentell bestimmt und auf Normliter umgerechnet, anhand des momentanen Umgebungsdrucks und Temperatur.

Wenn ich das Experiment jetzt bei z.B. 20°C kühler durchführe das Volumen messe und damit wieder die Normliter berechne komme ich auf ein Normvolumen das ca 4% größer ist. Dies dürfte aber ja eigentlich nicht sein. Weil der Volumenbereich durch die Oberkannte des Röhrchens und die Öffnungs im Röhrchen klar definiert ist. Und Normliter sind Normliter.

Da frage ich mich jetzt folgendes:
Könnte es sein das die Temperatur und Druckänderungen Einfluss auf die Größe der Blubberblase haben? Wenn sich bei ihr das Volumen verkleinert, dann passiert sie vielleicht schon früher das Röhrchen, sodass sich der Wasserstand des inneren Zylinders nicht so weit absenken muss. Wodurch sich V verändert?

Oder ist die Größe der Blase alleine vom Rohrquerschnitt abhängig und bleibt immer gleich groß?

Versteht ihr was ich meine?


Gruß,
Martin



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magician4



Anmeldungsdatum: 03.06.2010
Beiträge: 914

Beitrag magician4 Verfasst am: 06. Jul 2011 22:15    Titel: Antworten mit Zitat

bevor dein blaeschen "durchrutscht" muss es stets das gleiche volumen an wasser "wegschieben" und durch (komprimiertes) gas ersetzen

geht man davon aus dass die hydrostatische hoehe am ort des geschehens hinreichend identisch ist in beiden experimenten ( i.e. p (versuch 1) = p(versuch 2), so ist das geschehen insoweit also weiterhin auch noch isobar.

somit, und da

gilt, folgt aus :



bzw.



--> du brauchst bei tieferer temperatur im 2. experiment ( d.h. T2 < T1 ) eben mehr gas (stoffmengenmaessig gesehen) , um ein gleiches volumen zu erreichen

rechnest du dieses benoetigte erhoehte n (fuer eben das gleiche zu verdraengende volumen) bei tieferer temperatur dann wieder auf normalvolumen zurueck, so erhaltest du natuerlich dann auch ein anderes normalvolumen

ich hab mal schnell und schmutzig die verhaeltnisse beim wechsel 30°C / 10°C ueberschlagen und komme da auf ne groessenordnung von ~ 7% unterschied in den rueckgerechneten normalvolumina

--> deine experimentell gefundenen ~4% gehen in die gleiche richtung

tja, der rest ist eben die realitaet des experimentierens: hat man alle effekte im blick? wie genau ist meine messung, wie reproduzierbar usw., wie "allein-das -geschehen-dominierend" mein obiger ansatz (damit : wie beschreibend ist meine obige rechnung)? ...


also, ich find deine gemessenen 4% angesichts der gesamtproblematik schon ne gute sache fuer sonn "selbstgemachten" aufbau

gruss

ingo
Laterne



Anmeldungsdatum: 13.03.2011
Beiträge: 19

Beitrag Laterne Verfasst am: 06. Jul 2011 23:16    Titel: Antworten mit Zitat

Hi,

danke Ingo für deine Antwort.

Freut mich das es bei dir in die gleiche Richtung geht, aber ich glaube ich kann dir nicht ganz folgen.

Angenommen der Druck bleibt gleich, Normvolumen:



dann ändert sich ja mit Temperaturänderung auch das gemessene Volumen.
Der Raum für das Volumen bleibt gleich, da sich das Röhrchen sich nicht verändert. D.h. dann ja, das bei höherer Temp sich das Gas mehr ausdehnt und mehr Platz einnimmt, wie du das glaube ich gemeint hast.

Aber Normvolumen bezieht immer alles auf Normbedingungen, dh dann kommt egal wie man an der Temp schraubt, immer das gleiche Normvolumen (Normdruck 1013,25mbar und 273,15 K)bei raus.

Ich habe das ganze mit einem Volumenstrommesser gemessen, der über eine Temperatur und Druckkompensation verfügt und das Ergebnis in Normlitern angibt.

Das Problem ist jetzt meiner Ansicht nach, da es ja halt Nl sind, auch beim experimentieren bei niedrigerer Temperatur, das gleiche Ergebnis rauskommen müsste.

Aber reproduzierbar kommt bei ca 40°C 40,5 Nml raus und bei ca 20°C 42,5 Nml , ca 4,9% Abweichung

Deswegen der Ansatz, ob sich vielleicht der Durchmesser der Luftblase ändert. Da mir sonst nix einfällt, woran es liegen könnte.

Oder sehe ich das falsch?

Oder beziehen sich deine ganzen Angaben nur auf das Bläschen? Dann würde das mit der Stoffmenge usw ja doch Sinn für mich machen. Bzw. meine Einschätzung bestätigen, das sich die Blase ändert?

Für meine Rechnungen zum Bläschen:
Vereinfachend von einer Kugel ausgegangen, r mit nem Lineal/Pi mal Daumen geschätzt,
Volumen bei Ausgangstemp berechnet, dann neues Volumen bei neuer Temp berechnet, dies ändert r des Bläschens und das hat wiederum dann eine Änderung von der Höhe des Zylinders zur Folge (kleinere Blase, es blubbert schneller durch), wodurch sich für den ein neues festes Volumen ergibt. Nur die Frage, macht das Sinn, bzw ist das auch so?
Womit ich auf ca 4% Veränderung des NVolumens kam.
Nur denk ich mir das könnte alles auch Zufall sein usw. und die Größe des Bläschens hängt vielleicht von was ganz anderem ab.

Gruß,
Martin
magician4



Anmeldungsdatum: 03.06.2010
Beiträge: 914

Beitrag magician4 Verfasst am: 06. Jul 2011 23:52    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:




wenn ich dich richtig verstanden hab, dann ist dein doch das volumen des verdraengenden gases bei der jeweiligen verdraengungstemperatur, resp eben ein (stets ~ gleichvolumiges) blaesschen aus eben diesem gas

aus deiner obigen formel ergibt sich fuer mich, dass da dann bei rueckrechnung auf normalvolumen auch eben etwas anderes herauskommt...

--> darueber sollte man sich einig sein denke ich mal

wie dein volumenmessgeraet es macht , das volumen deines gasblaesschens druck- und temperaturkompensiert zu messen, und ob darin ein problem liegen koennte, entzieht sich meiner kenntnis, aber theoretisch muesste es dir ein identisches volumen bei identischem druck, allerdings bei einer anderen temperatur vermessen, und da dann auch "rueckgerechnet" unterschiedliche werte ausweisen.

und genau das tut es ja scheinbar auch:
Zitat:
Aber reproduzierbar kommt bei ca 40°C 40,5 Nml raus und bei ca 20°C 42,5 Nml , ca 4,9% Abweichung


insoweit befinden sich dein messgeraet, meine ueberzeugung dass das wohl so der richtige haupteffekt ist, und meine entsprechende berechnung qualitativ sowie grob-quantitativ in guter uebereinstimmung

alles was deinem ruhigen schlaf im wege steht ist, dass du da nochmal in ruhe drueber nachdenken solltest ob wir nicht doch recht haben...

gruss

ingo
Laterne



Anmeldungsdatum: 13.03.2011
Beiträge: 19

Beitrag Laterne Verfasst am: 07. Jul 2011 01:01    Titel: Antworten mit Zitat

hehe, cool zu dieser späten Stunde noch eine Antwort...

Ich glaube ich hab mich unverständlich ausgedrückt, sorry.

Meine Formel zu Normvolumen und das was der Volumenstrommesser messen bezieht sich alleine auf das Zylindervolumen V= H*r^2*Pi; wobei H=Oberkannte Röhrchen bis Innenradius des grauen Röhrchens (ca 1,1cm); r=D/2 = der schwarze Innenzylinder (ca 7,1 cm);

Mit dem Volumenmesser pumpe ich Luft rein, bis das Wasser(Innerer Zylinder) den Innenradius des grauen Röhrchens erreicht, dort bildet sich langsam ein Bläschen, dieses blubbert durch und nachfolgend des restliche Volumen des Zylinders, worauf sich der Wasserstand wieder in Ausgangslage befindet (Oberkante vom Röhrchen). Dieses Volumen messe ich in Nl. Und dieses Volumen in Nl sollte auch bei Temperaturänderung gleichbleiben.

Vgemessen habe ich falsch benannt, das müsste viel mehr "wirkliches Volumen im Zylinder heißen". Und dieses wird mit Temperhöhung natürlich größer. Und egal wie ich die Temp erhöhe, dann verändert sich auch entsprechend das tatsächliche Volumen, aber in Nl bleibt es gleich.
Das ist ja der Sinn von Normlitern, man kann einmal bestimmt, das tatsächliche Volumen für jede Temp und Druck ausrechnen, oder je nachdem, was gewünscht ist.

Und obwohl der Volumenstrommesser Temp und Druckveränderung mit einberechnet (aufgrund wie er physikalisch misst) zeigt er bei Unterschiedlichen Temp ein anderes Normvolumen an.

Wenn jetzt die Blase im Durchmesser kleiner wird, dann verändert sich ja obengenanntes H vom Zylindervolumen, wodurch ja ein anderes Volumen entsteht. Aber das ist halt nur theoretisch, da habe ich nichts gemessen, siehe in meinem vorherigen post.
magician4



Anmeldungsdatum: 03.06.2010
Beiträge: 914

Beitrag magician4 Verfasst am: 07. Jul 2011 04:37    Titel: Antworten mit Zitat

nur damit ich dich recht verstehe:

dort, wo in deiner hauptzeichnung der nach unten gerichteten rote pfeil ist, hast du (den eingang irgendwie verschliessend) ein volumenmessgeraet, mit dem du auch luft nach innen pumpen, und das volumen welches gepumpt wurde gleichzeitig messen kannst

dass tust du dann auch fleissig, bis der wasserstand in deiner kammer welche mit "luft" gekennzeichnet ist, irgendwie unten hoehe des u-roehrchens angekommen ist.

nun beginnt deine eigentliche messung: du pumpst weiter, es blubbert, du pumpst wieder, es blubberst usw usf....

...du notierst das volumen welches dein messgeraet als "normvolumen-nachpumpbedarf" zwischen zwei von dir gut beobachtbaren punkten des experiment-cyclus anzeigt, z.b. "u-rohr maximal gefuellt" und "u-rohr entgast"

du machst den versuch unter identischen bedingungen mehrfach, machst ein bisschen statistik und wiederholst den versuch bei einer zweiten temperatur .

du stellst fest: die normvolumina an eingepumpten gas sind unterschiedlich
...und das leuchtet dir eben nicht ein, weil das innenvolumen des gebogenen roehrchens ja recht konstant sein sollte (i.e. du vernachlaessigst temperaturbedingte formveraenderungen des glases : einverstanden) und die abreissbedingungen fuer das blaeschen auch ungefaehr die gleichen sein sollten (da kann man ein wenig laenger drueber diskutieren, s.u., diskussion der ergebnisse)

soderle, warum zeigt das messgeraet nun nicht an es habe gleiche normvolumina reingepumpt ? (dein messergebnis ist da eindeutig)

nundenn.
dein messgeraet misst mit hoher wahrscheinlichkeit luftdruck und temperatur in der umgebung aus der es sich frischluft ansaugt, und korrigiert diese parameter auf "norm-volumen, angesaugt und "irgendwie " hinten wieder rausgeschaufelt"

es interessiert sich jedoch nicht dafuer, auf welche verhaeltnisse das gas hernach gezwungen wird.

insbesondere erleidet dein gas (a) eine kompression: der herniedergedrueckte wasserspiegel "drueckt zurueck" ("hydrostatische hoehe"), sodass du von p_aussen auf p_innen pumpen musst.
es erleidet (b) auch eine temperaturanpassung (sofern nicht zufaellig identisch) von T_aussen auf T_innen (20°C, 40°C ...vermutlich temperatur des wasserbads? )

--> nehmen wir an du wuerdest das ganze mit dem geblubber mal beiseite lassen, vereinfachtes experiment: du drueckst einfach nur den wasserspiegel im hauptgefaess auf das in der zeichnung gezeigte niveau, das u-rohr lasen wir gedanklich weg

dann stellst du fest: du brauchst bei unterschiedlichen temperaturen unterschiedlich viele auf norm-volumen korrigierte aussenluft, um dein gefaess innen auf des gleiche freigedrueckte innenvolumen zu bringen

grund: nehmen wir an aufgrund gleicher hydrostatischer hoehe herrsche bei zwei verschiedenen wassertemperaturen der gleiche druck, aber eine unterschiedliche temperatur. dann kannst du ein gegebenes volumen auf diesem anderen druckniveau halt im falle warmer luft, entstehend, mit weniger eingepumpten normvolumen realisieren als mit kalter luft, weil warme luft mehr platz braucht pro mol, und du somit mit weniger mol bereits den zur debatte stehenden druck realisierst.

alles ist schoen.

und wenn du nun mit deinem u-rohr blubber-experiment irgendeine messung eines teilvolumens dieses innengases in seiner aenderung machst, aendert sich daran exakt gar nix: mit einem kubikzentimerer "cyclus-luft-regeneration" verbinden sich halt unterschiedlich viele norm-kubikzentimeter.

und da dein experiment das cyclus-volumen "auf innenniveau" halt konstant haelt, entsprechen diesem cyclusvolumen halt bei unterschiedlichen temperaturen eben unterschiedliche norm-volumina, und genau das misst du auch.

immer noch alles schoen.

--> ich weiss zwar nicht wo du dich da en detail "verknotet" hattest im kopf, aber ich hoffe wenn du genauer nochmal drueber nachdenkst was dein messgeraet eigentlich misst, und was dann mit deiner luft passiert wovon das messgeraet NICHTS mehr mitbekommt (es weiss nicht dass die luft innen nochmal temperaturveraendert wird und druckveraendert, es zaehlt wirklich nur reingepumptes aussenvolumen, auf norm korrigiert), dann loest sich hoffentlich auch bei dir der knoten.


anhang "manoeverkritik"

(a) die annahme des gleichen drucks "hydrostatischer hoehe" koennte ein gewisses problem darstellen, da der druck stark von der wasserdichte bei der betrachteten temperatur abhaengt ("stark" im sinne der effekte des experiments")
wasser hat bei 20 °C eine dichte von 998,20 g/l bei 40°C von 992,21 g/l
--> dein druck ist im warm-fall bei gleichem innen-wasserstand um ~ 0.4% geringer, da weniger "wasserlast" weggedrueckt werden muss
(und das geht dann genau in die richtung "gemessene werte-berechnete werte, erklaerung der diskrepanz")

(b) dein u-rohr ist schmal, koennte also einen gewissen kapillar-effekt zeigen: da musst du zusaetzlich druck aufbringen ehe es blubbert
ein solcher kappillareffekt hinge ggf. jedoch dann ebenfalls an der temperatur, weil er von der dichte sowie der oberflaechenspannung des wassers abhangt, welche beide wiederum temperaturabhangig sind
http://de.wikipedia.org/wiki/Kapillarit%C3%A4t
http://de.wikipedia.org/wiki/Oberfl%C3%A4chenspannung
weiterhin haengt das von der glasart ab... und ich kann das schwer einschaetzen was dabei rumkommt, so unterm strich der einzeleffekte, eben weil mir z.b. die oberflaechenspannung deines glases fehlt.
--> du kannst ja mal gucken ob du da ne meniskendiferenz entdecken kannst "u-rohr-innen" - "niveau aussen", und wenn ja, dann war das relevant
--> dann wuerdest du auch von daher nicht auf gleichem druckniveau experimentieren

(c) wo misst du deine gastemperatur, innen? oder gehst du einfach davon aus , dass die identisch der wassertemperatur sein muss?
ich wuerde das mal ueberpruefen ob dem auch tatsaechlich so ist...
...denn moeglicherweise hat sich dein innengas noch gar nicht hinreichend auf wasser-niveau angepasst waehren du experimentierst, und das kann in der differenz bei "warm" natuerlich hoeher ausfallen, zumal teile deines zylinders ja auch unthermostatisiert rausgucken (du also sogar temperaturgradienten im gasraum haben koenntest)
... und sowas haette meiner ansicht nach den anwaerter auf den hoechsten einfluss auf die beobachtete diskrepanz, dass du eben innen NICHT homogen 40°C im gas haben koenntest

gruss

ingo
Laterne



Anmeldungsdatum: 13.03.2011
Beiträge: 19

Beitrag Laterne Verfasst am: 07. Jul 2011 13:40    Titel: Antworten mit Zitat

Vielen dank für die ausführliche Antwort!


Deine Beschreibung wie der Versuch abläuft ist zutreffend.
Eine Pumpe, nach den Spez. des Messgerätes, pumpt Luft in den Volumenstrommesser, von dort aus in die abgedichtete Öffnung in der Mitte des Zylinders. Der Volumenstrommesser teilt den Strom in einen definierten Haupt und Nebenstrom. Der Nebenstrom gelangt in eine Messkammer mit einem Sensor. Dieser wird durch den Hauptstrom in einer Weise gekühlt, sodass die Verlustwärme proportional zur Anzahl der vorbeifließenden Gasmoleküle unabhängig von deren Packungsdichte ist. Somit ist das Ganze in diesen Messbereichen unabhängig von Temperatur und Druck.

Für 40°C wie für 20°C steht nichts in einem Wasserbad, das Experiment wird in einem Raum mit der jeweiligen Temp durchgeführt. Nachdem das Ganze dort erstmal einen Tag steht, dh es wird auch nur die Luft aus dem 40°C Raum angesaugt und die Wassertemperatur müsste sich ja auch anpassen.

Dann fällt das hier doch weg oder?
Zitat:
"dann stellst du fest: du brauchst bei unterschiedlichen temperaturen unterschiedlich viele auf norm-volumen korrigierte aussenluft, um dein gefaess innen auf des gleiche freigedrueckte innenvolumen zu bringen "


genauso wie dies oder?
Zitat:
"wenn du genauer nochmal drueber nachdenkst was dein messgeraet eigentlich misst, und was dann mit deiner luft passiert wovon das messgeraet NICHTS mehr mitbekommt (es weiss nicht dass die luft innen nochmal temperaturveraendert wird und druckveraendert, es zaehlt wirklich nur reingepumptes aussenvolumen, auf norm korrigiert), "

Bis auf den Gegendruck der Wassersäule, aber die sollte ja in beiden Fällen hinreichend identisch sein (bzw die 0,4%), oder. Und vorrausgesetzt, die Wassertemperatur konnte sich lange genug an die Umgebungstemperatur anpassen.
Das Urohr hat ca einen Durchmesser von 0,7 cm, damit ist es doch so groß, das die Auswirkungen eines Kapillareffekts bei den Temperaturen doch auch miniminimal sein dürften oder?

Zitat:
du kannst ja mal gucken ob du da ne meniskendiferenz entdecken kannst "u-rohr-innen" - "niveau aussen", und wenn ja, dann war das relevant

wie meinst du das genau?

zu (c), wenn das lange genug (hoffe ein Tag ist genug) in dem gleich temperierten Raum steht sollte das mit dem Gradienten ja auch keine Rolle spielen, oder.

Zum Thema Oberflächenspannungen, es wäre es Wert, das Wasser mal mit Seife zu vermischen, und zu gucken was dies für Auswirkungen hat oder?

Gruß,
Martin
magician4



Anmeldungsdatum: 03.06.2010
Beiträge: 914

Beitrag magician4 Verfasst am: 07. Jul 2011 14:33    Titel: Antworten mit Zitat

Laterne hat Folgendes geschrieben:


Dann fällt das hier doch weg oder?

genauso wie dies oder?


nein und nein : keines von beiden faellt weg, mit nichten!

du musst in jedem fall von auf hochpumpen.
und genau in der dafuer erforderlichen, temperaturabhaengig unterschiedlichen molzahl liegt der grund dass beides eben nicht wegfallt sondern im gegenteil hoch-einschlaegig ist



Zitat:
Das Urohr hat ca einen Durchmesser von 0,7 cm, damit ist es doch so groß, das die Auswirkungen eines Kapillareffekts bei den Temperaturen doch auch miniminimal sein dürften oder?

guck selbst, entscheide selbst: die meniskendifferenz aussen-innen entspricht einem virtuellen hydrostatischen zusatzdruck, den du aufbringen musst.
ist in beiden faellen keine differenz erkennbar, oder ist die bei beiden temperaturen ~gleich (im rahmen der sichtbarkeit) , ist der effekt m.a.n. unbeachtlich.
andernfalls: entscheide selbst ( 10 m wassersaeule entspricht ~ 1 bar)
Zitat:

Zitat:
du kannst ja mal gucken ob du da ne meniskendiferenz entdecken kannst "u-rohr-innen" - "niveau aussen", und wenn ja, dann war das relevant

wie meinst du das genau?

wenn du den wasserstand in deinem u-rohr "innen" mit dem im inneren deines druck-tauchteils vergleichst (also der linke schenkel des u-rohrs in deinem bild, und zwar in irgendeinem moment "vor blubbern": die liegen ja direkt nebeneinander, und sollten wg. "kommunizierende roehren" ja ansonsten idealerweise gleichen pegel haben

Zitat:
zu (c), wenn das lange genug (hoffe ein Tag ist genug) in dem gleich temperierten Raum steht sollte das mit dem Gradienten ja auch keine Rolle spielen, oder.


kommt drauf an
so wie du mir dein setup schilderst gehe ich mal davon aus dass du dir dann ueber die bei der kompression auftretende erwaermung gedanken machen solltest (wenn ich's grad recht sehe kannst du das system ersatzweise betrachten als von seinem norm-volumen adiabatisch auf arbeitsvolumen komprimiert)
http://de.wikipedia.org/wiki/Adiabatische_Zustands%C3%A4nderung

--> die erwaermung haengt von der hydrostatischen hoehe ab (sowie den komprimierten gasen und ihrem cp/cv , und kann bei hoher abs. luftfeuchte, i.e. bei 40°C allein schon von daher anders ausfallen als bei 20°C), und muss sich aus dem initial erhitzen gas dann erst wieder mit der umgebung equilibrieren
--> der temperaturausgleich haengt dann also wieder von der effektiven waermeableitung aus deinem gasraum zuammen, da das gas in jedem fall sich initial ueber umgebungtemperatur = wassertemperatur erwaermt hatte ("luftpumpen-effekt")
--> kann ich jetzt von ferne schlecht abschaetzen wie schnell das - und auch relativ zu deinem experiment - geht


Zitat:
Zum Thema Oberflächenspannungen, es wäre es Wert, das Wasser mal mit Seife zu vermischen, und zu gucken was dies für Auswirkungen hat oder?

Gruß,
Martin

naja, kommt drauf an was du insgesamt vor hast. einen ganzen raum auf 40°C temperiert zu haben usw. deutet auf ne professionelle anwendung hin, und ob sich da dann spielerei lohnt haengt natuerlich schlussendlich davon ab was du erreichen willst.
und ja, seife setzt die oberflaechenspannung von wasser herab, und sollte somit auf kapillareffekte einfluss haben

gruss

ingo

nachtrag:
ich hab grad mal ein glasroehrchen ~ des genannten durchmessers in wasser gehalten: ich seh da mit blossem auge nen deutlich erkennbaren, kleinen kapillareffekt
wie sich das bei unterschiedlichen temperaturen in der varianz ausnimmt bitte ich dich mal selbst auszuprobieren (denn schlussendlich sind ja eh die gegebenheiten an deiner konkreten glassorte massgeblich)
Laterne



Anmeldungsdatum: 13.03.2011
Beiträge: 19

Beitrag Laterne Verfasst am: 07. Jul 2011 17:57    Titel: Antworten mit Zitat

Heyho,

du hast recht mit deinen Effekten die alle auftreten, klar spielen sie eine Rolle aber ich frage mich wie groß die sind bei den 20°C Temp Unterschied.
Ich meine die Wassersäule beim Röhrchen ist ja nur ein 1cm hoch, also ein mbar, da hat dann doch die sich ändernde Dichte bei der Temp von Wasser Auswirkungen drauf, wo das dann vielleicht eine Änderung von 0,0x mbar hat zur Folge hat oder. Die Pumpe ist eine kleine Schlauchpumpe die mit gerade mal 20ml/min pumpt, da weiss ich auch nicht so recht, von wegen Erwärmung bei Kompression, oder was du meinst mit der hydrostatischen Säule, ist ja nur 1cm Wassersäule.
2,5ml mehr bei 40,5 Ausgangsvolumen ist ja schon ein kleiner Brocken.

Danke für das "professionell" ;-)
Miniraum mit ein paar Heizlüftern und der andere mit Klimaanlage und je nem Ventilator ^^ klar ist das nicht so schön konstant usw, aber wenn ich die Temp jeweils messe und die Schwankungen minimal sind, sollte das ja hinhauen denke ich, das URohr und alles sind nichtmal aus Glas, sondern nur Plastik, wobei ich nicht weiß welche, was natürlich schlecht ist.

Nach deinem Bauchgefühl her, meinst du die ganzen Effekte von Kapillarwirkung und hydrostatischem Druck usw sind wahrscheinlicher die Ursache bzw in ihrer Summe, als jetzt was ich z.B. mit dem Radius der Luftblase bei 20°C Unterschied meinte?

Würde gerne vorhersagen können, wie sich ja nach Temperatur und Umgebungsdruck das gemessene Normvolumen ändert :-(


Gruß,
Martin
magician4



Anmeldungsdatum: 03.06.2010
Beiträge: 914

Beitrag magician4 Verfasst am: 07. Jul 2011 18:55    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
du hast recht mit deinen Effekten die alle auftreten, klar spielen sie eine Rolle aber ich frage mich wie groß die sind bei den 20°C Temp Unterschied.

es sind im ernstfall in der spitze eben nicht nur 20 grad, das ist ja grad der witz bei der adiabatischen kompression

Zitat:
Die Pumpe ist eine kleine Schlauchpumpe die mit gerade mal 20ml/min pumpt, da weiss ich auch nicht so recht, von wegen Erwärmung bei Kompression

es ist in nullter naeherung egal mit was fuer ner pumpe du das veranstaltest: die resultierende erwaermung ist die gleiche
einziger unterschied: je langsamer du arbeitest desto mehr kann sich die temperaturspitze wieder "abflachen", indem das gesamtsystem eben wieder temperatur-homogenisiert.
es ist also ein wettlauf ziwschen zugefuehrter waerme aus adiabatischer kompression und in die umgebung entweichender waerme (wobei die sich natuerlich ihrerseits wieder aufwaermt, das gibt dann ganz lustige kurven die leicht an ne maxwellsche geschwindigkeitsverteilung erinnern von graph temperatur vs. zeit her (die 100erter kurve waere bei schnellem (im sinne deiner experimnentierzeit) "aufpumpen" , die 300 bei langsamem aufpumpen zu erwarten)

Zitat:
oder was du meinst mit der hydrostatischen Säule, ist ja nur 1cm Wassersäule.

hydrostatische hoehe = differenz der wasserspiegel rechts (oder links) gegen mitte in deiner originalzeichnung

Zitat:
2,5ml mehr bei 40,5 Ausgangsvolumen ist ja schon ein kleiner Brocken.

und immer noch weniger als berechnet, denn eigentlich sind 7% zu erwarten = 2,8ungrad...
--> gase reagieren halt doch sehr empfindlich auf solche scheinbar nebensaechlichen details
b.t.w.: hattest du nicht urspruenglich nur was von 2 ml erzaehlt? (40.5 -42.5 ?? s.o.). und mit 2.5 ml = 6.2 % + beruecksichtigung dichteaenderung 0.4% waerst du dann doch schon bei 6.6 von 7 theoretisch zu erwartenden...

Zitat:
Nach deinem Bauchgefühl her, meinst du die ganzen Effekte von Kapillarwirkung und hydrostatischem Druck usw sind wahrscheinlicher die Ursache bzw in ihrer Summe, als jetzt was ich z.B. mit dem Radius der Luftblase bei 20°C Unterschied meinte?

wie gesagt, ich hab noch nichts gehoert was meine urspruengliche analyse des versuchs grundsaetzlich revidieren wuerde, im gegenteil.
und all die kleiinen effekte die wir hier sonst noch so diskutiert haben gehen ja alle in die richtung weshalb du eventuell die vollen 7% eben doch nicht zu sehen bekommst, sondern etwas weniger

Zitat:
Würde gerne vorhersagen können, wie sich ja nach Temperatur und Umgebungsdruck das gemessene Normvolumen ändert :-(

die wichtigsten formeln welche dich auf 7% fuehren haste ja schon da.
dann auch die korrektur "dichteaenderung": von der diskrepanz (nach deinen neuen zahlen) ein guter brocken
du kannst ja mal spasseshalber ein thermometer in den gasraum halten, um die waehrend des versuchs herrschende effektiv-dynamische gastemperatur zu erheben : eventuell bringt dir das ja den loewenanteil des rests.

und falls du lust auf ein bisschen mehr theorie hast: greif dir doch mal die adiabatengleichung, und berechne wohin deine luft sich erwaermen muesste allein durch die kompression, sofern sie ihre waerme ueberhaupt nicht loswerden koennte hernach (setz mit den tabellierten werten fuer trockene luft an fuer den anfang, und dann ueberpruefe wenn du danach imer noch lust hast, ob 100% wasserdampfsaettigung bei 20° und 40° im frisch-ansauggas das ergebnis hier relvant beeinflusst usw., du kannst dafuer die gewichteten mittel der cp,cv der reingase verwenden)

viel spass beim experimentieren , und wenn du probs mit den rechnungen bekommst, komm gerne wieder, praesentier deine ansaetze usw...

gruss

ingo
Laterne



Anmeldungsdatum: 13.03.2011
Beiträge: 19

Beitrag Laterne Verfasst am: 07. Jul 2011 19:30    Titel: Antworten mit Zitat

Thx,

ich werde mal schauen ob ich irgendwie die Temp im Zylinderraum messen kann, am besten auch gleich die Wassertemp.
Mit dem Wasserdampfsättigungsdruck hatte ich auch schon rumgerechnet, aber ihn dann doch weggelassen, weil ich gedacht hatte, das Volumen bleibt ja gleich nur der Anteil vom Wasser ändert sich leicht.

Hatte mich vertan es waren nur 2ml statt 2,5.

Mit den 7% da verstehe ich leider noch nicht ganz wie du darauf gekommen bist. Da dachte ich jetzt , das war aktuell als meine Versuchsbeschreibung noch nicht so eindeutig war, bzw ich Vgemessen falsch benannt hatte statt V(bei der Temp),wobei sich ja V(bei der Temp) ja auch immer ändert, wobei dies wiederum ja bei der Berechnung von NormV berücksichtigt wird... oder hab ich was übersehen?

Zitat:
viel spass beim experimentieren , und wenn du probs mit den rechnungen bekommst, komm gerne wieder, praesentier deine ansaetze usw...

danke,
scheint wohl ich brauche noch viel mehr n, am besten wohl bei unterschiedlichen Temps und Drücken

Gruß,
Martin
magician4



Anmeldungsdatum: 03.06.2010
Beiträge: 914

Beitrag magician4 Verfasst am: 07. Jul 2011 23:10    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
ich werde mal schauen ob ich irgendwie die Temp im Zylinderraum messen kann, am besten auch gleich die Wassertemp.


jo

und, wie gesagt, wenn du da fuer dich noch mehr lernen willst, ists sinnvoll zumindest die max. gas-temperatur im stauzylinder rechnerisch mal adiabatisch abzuschaetzen
(tip: ueberleg dir zunaechst auf welchen druck innen du wg. verdraengung hochpumpen musst und wie du an den wert rankommst)

Zitat:
Mit dem Wasserdampfsättigungsdruck hatte ich auch schon rumgerechnet, aber ihn dann doch weggelassen, weil ich gedacht hatte, das Volumen bleibt ja gleich nur der Anteil vom Wasser ändert sich leicht.

das waere dann ne erweiterung der abschaetzrechnung um die frage, ob cp/cv (gasmix) sich durch den %ual hoeheren wassergas -anteil relevant veraendert, wobei du unter den von dir geschilderten bedingungen ruhig von 100% rel. luftfeuchte ausgehen solltest

Zitat:
Mit den 7% da verstehe ich leider noch nicht ganz wie du darauf gekommen bist.

in einem meiner frueheren postings hatte ich folgenden term hergeleitet:


setzt du fuer den bruch in der klammer rechts 30° und 10° an, so kommt da fuer die gesamtklammer 1,00660.... raus.
ich hatte das auf ~ 1,007 gerundet und eine erhoehung der benoetigten molzahl von ~ 7% bei den unterschiedlichen temperaturen konstatiert (die sich bei normlitern natuerlich 1:1 in das volumensverhaeltnis umsetzt)

gruss

ingo


Zuletzt bearbeitet von magician4 am 09. Jul 2011 20:02, insgesamt einmal bearbeitet
Laterne



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Beitrag Laterne Verfasst am: 08. Jul 2011 00:00    Titel: Antworten mit Zitat

oh man da bin ich wohl leider schwer von Begriff...sorry wenn dir da die Lust vergeht

bei deiner Formel: klar, wenn man die Temperatur erhöht erhöht sich auch das Volumen. Was ich jetzt aber immer noch nicht ralle:
Zitat:
(die sich bei normlitern natuerlich 1:1 in das volumensverhaeltnis umsetzt)

Wenn ich jetzt bei der Normliterformel für beide Temp die Normliter ausrechne, dann kommt doch immer das gleiche bei heraus für Vn, weil dann das erhöhte Volumen V1 dann auch durch die erhöhte Temp geteilt wird. Bzw ist das doch auch der Sinn von den Normlitern, das dies ein konstanter Wert ist, das man sobald einmal bestimmt, für jede beliebige Temp und Druck das aktuelle Volumen berechnen lasst, oder sonst was gerade unbekannt ist.

Das hatte mich halt auch schon in deinem ersten Post verwirrt:
Zitat:
rechnest du dieses benoetigte erhoehte n (fuer eben das gleiche zu verdraengende volumen) bei tieferer temperatur dann wieder auf normalvolumen zurueck, so erhaltest du natuerlich dann auch ein anderes normalvolumen

"Das gleiche zu verdraengende volumen" aber genau dieses "echte" Volumen zu dem Zeitpunkt ändert sich doch ständig je nach Temp und P, wenn ich das "echte" Volumen als konstant annehmen würde, dann würde sich Vn ständig verändern. Verstehste was meine Verständnisproblematik ist?
vielleicht meinst du ja auch was anderes, und ich habs nicht gecheckt :-)


Pn=1013=P1 Tn=273 T1=273+T

http://upload.wikimedia.org/math/e/a/7/ea70eeeb0ca4aed03eaf7cec3d2b9000.png


ps. ich wünschte man könnte direkt Formeln aus Excel oder sonst wo einfügen, da wird ja der Hund in der Pfanne verrückt beim Latex ;-)
magician4



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Beitrag magician4 Verfasst am: 08. Jul 2011 00:47    Titel: Antworten mit Zitat

Laterne hat Folgendes geschrieben:
Was ich jetzt aber immer noch nicht ralle:
Zitat:
(die sich bei normlitern natuerlich 1:1 in das volumensverhaeltnis umsetzt)



wenn n ( zustand 1) ungleich n (zustand 2) ist, dann sind die resultuerenden rueckgerechneten normvolumina, egal welche p,T,V in den zustaenden 1 bzw. 2 geherrscht haben, ebenfalls unterschiedlich (--> vgl. "norm-molvolumen")
http://de.wikipedia.org/wiki/Molares_Volumen

unter normbedingungen gilt ferner: n ~ V

was gleichbedeutend mit der von mir zitierten 1:1 uebersetzung ist

gruss

ingo
Laterne



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Beitrag Laterne Verfasst am: 08. Jul 2011 02:32    Titel: Antworten mit Zitat

Zooomg,

Kann es vielleicht sein das mein Denkfehler darin liegt, das ich immer denke das sich das Volumen verändert, wie in meiner obigen Formel? Das halt wärmeres Gas auch mehr Volumen einnimmt aber die Umrechnung in Normvolumen ja das erhöhte Betriebsvolumen bei der höheren Temp ja berücksichtigt usw...

Aber wenn ich mir das so überlege, das Volumen ist ja fest definiert durch den Zylinderradius und die Höhe vom Röhrchen, wenn ich jetzt das Gas erwärme dehnt es sich aus, folglich passt in das gleiche Volumen vom Zylinder z.B 7% weniger Gas rein., jetzt sehe ich auch dein V1=V2 im ersten post, dann macht das auch Sinn für mich mit den Normlitern usw... haha ich glaub ich habs gecheckt, odrrr?
Bitte sag ja :-)

Gruß,
Martin
magician4



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Beitrag magician4 Verfasst am: 08. Jul 2011 05:02    Titel: Antworten mit Zitat

ich hab da grad den groschen fallen gehoert bei dir dass die erde gewackelt hat

und ja, ich glaub jetzt hast du es

gruss

ingo
Laterne



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Beitrag Laterne Verfasst am: 08. Jul 2011 20:54    Titel: Antworten mit Zitat

hehe, ich werde dann mal noch mehr versuche machen bei unterschiedlichen temps und umgebungsdrücken usw, und dann mal berichten ob sich praxis mit theorie deckt ;-)

danke nochmals,

greez
Laterne



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Beitrag Laterne Verfasst am: 10. Jul 2011 13:38    Titel: Antworten mit Zitat

Heyjo ich hätte nochmal eine Frage,

der hydrostatische Gegendruck des Wassers:

Es wurde grad geblubbert, das Ganze ist im Startzustand
Sagen wir mal Dichte außenvor usw 1cm=1mBar

Oberkante URohr bis Ende des schwarzen inneren Zylinders 6cm+12cm Wasserstand im äußeren Zylinder entspricht dann 18mBar Gegendruck?
Kann man das so in etwa sagen?
Dabei geht ja leider ein Teil des Wassers schon durch das URohr und hat dann dort weniger Gegendruck.
Oder geht quasi bei 25ml/pro min Volumenstrom ehr sogar das meiste Wasser durch das URohr, weil dort weniger Gegendruck herrscht?

Müsste ich nicht eigentlich zusätzlich zum Dampfdruck bei bestimmten Temperaturen auch die Luftfeuchtigkeit messen, um rauszurechnen wieviel g Wasser in der Luft ist, um das bei Normlitern rauszurechnen?

Gruß,
Martin
magician4



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Beitrag magician4 Verfasst am: 10. Jul 2011 14:40    Titel: Antworten mit Zitat

am anfang deines experiments ist der wasserspielel innerhalb und ausserhalb deines hauptzylinders gleich
wenn du dann luft in deinen hauptzylinder drueckst, so sinkt innen der wasserstand auf ein niveau A ("mittleres niveau des experiments im hauptzylinder"), waehrend er aussen auf das niveau B steigt.

B-A ist dann deine "hydrostatische hoehe", und in nullter naeherung entspreicht 1 cm dann 1 mbar, einverstanden

zwischen "blubbern und nicht blubbern" schwankt dein wasserspiegel um das niveau A immer ein bisschen und nimmt dabei werte von A-x bis A+x ein (und natuerlich dein stand in B auch: wasser ist extrem wenig kompressibel, "der obere pegel muss synchron mitreagieren")

entsprechend aendert sich der aktuelle druck im zylinder: er schwankt um deinen mittleren arbeitsdruck

das wasserpegel-geschehen im U-rohr sollte dazu eigentlich zunaechst einmal synchron laufen, tut es aber nicht 100%ig
ursache: es sind bestimmte grenzzustaende zu ueberwinden, bevor das gas einmal frei kommt, und dann "schiesst es durch" bevor es wieder zur ruhe kommt, plus ggf. kapillareffekte usw. usf.
--> das ist dynamik, und um meilen schwieriger zu rechnen

ansonsten: deine 25 ml/min normalvolumenstrom input-oben (wenn das denn dein arbeitswert ist) kommen komplett durch dein u-rohr, sobald dein experiment einmal sich "eingeschwungen " hat (allerdings ja eben nicht als 25 ml auf dem arbeits-druckniveau, sondern eben entsprechend weniger): was reingeht , kommt auch wieder raus, und das u-rohr ist der einzige ausgang wenn ich dich recht verstanden habe

auf welchem weg dein wasser bis zum erreichen des arbeitspunktes aus dem hauptzylinder verschwindet ist dafuer unwichtig, da es sich um kommunizierende roehren handelt, in der grobbetrachtung.
in der etwas genaueren betrachtung koenntest du nun sagen, dass der ausstroemwiderstand aus dem hauptzylinder unten nun aber doch wohl nicht exakt gleich dem ausstroemwiderstand durch das u-rohr ist (womit du dann auch recht hast)
--> wenn du da genauer reingehst bist du tief in der hydrodynamik / stroemungslehre
... und ich moechte das selbst fuer dein einfaches setup nicht ohne not rechnen muessen, denn den widerstand deines u-rohrs da zutreffend zu kalkulieren ist nicht trivial

was man aber wohl in jedem fall sagen kann: da das u-rohr wohl einen zusaetzlichen widerstand darstellt, geht das meiste eben nicht durch das u-rohr , sondern durch das unten offene ende des hauptzylinders
... und nach deiner zeichnubng zu urteilen wohl sogar die weit ueberwiegende wassermenge, so rein bauchgefuehlsmaessig von hier aus gemutmasst

Zitat:
Müsste ich nicht eigentlich zusätzlich zum Dampfdruck bei bestimmten Temperaturen auch die Luftfeuchtigkeit messen, um rauszurechnen wieviel g Wasser in der Luft ist, um das bei Normlitern rauszurechnen?

nein: druck undsoweiter sind bei gasen idealerweise von der art des gases unabhaengig (und ich denke die entsprechenden rahmenbedingungen sind in deinem experiment noch sehr gut erfuellt)
was sich aendert ist die mittlere gasdichte in gramm/volumen , nicht jedoch in stoffmenge n /volumen, wenn du gasteilchenart A gegen einen mix aus A und B austauscht (unter ansonsten jedoch unveraenderten randbedingungen)

gruss

ingo
Laterne



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Beitrag Laterne Verfasst am: 10. Jul 2011 15:33    Titel: Antworten mit Zitat

erstmal danke,


Also zunächst berechne ich anhand der Temp und des Drucks das konstante Volumen eines Wasserbehälters.
Mit V konstant kann ich dann für sich ändernde Temps und Drücke die variierenden Normliter berechnen

hmmm aber wenn ich mal sagen wir Luft durchjage, bei 40°C und die eine Luftfeuchtigkeit von 8% aufweist, dann sind doch 8% des konstanten Volumens Wasser, würde denn nicht von trockener Luft "mehr" hineinpassen, bzw bei anderen Temps und Drücken ist ein anderer Prozentsatz Wasser.
Die Normbedingungen gelten aber doch nur für trockene Gase. Müsste ich das nicht bei der Berechnung berücksichtigen, oder an welcher Stelle sehe ich das falsch?
magician4



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Beitrag magician4 Verfasst am: 10. Jul 2011 17:08    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Also zunächst berechne ich anhand der Temp und des Drucks das konstante Volumen eines Wasserbehälters.

ein etwas umstaendlicher weg: ausmessen taete es auch
aber ok, kann man so machen

Zitat:
Mit V konstant kann ich dann für sich ändernde Temps und Drücke die variierenden Normliter berechnen

korrekt

Zitat:
hmmm aber wenn ich mal sagen wir Luft durchjage, bei 40°C und die eine Luftfeuchtigkeit von 8% aufweist, dann sind doch 8% des konstanten Volumens Wasser, würde denn nicht von trockener Luft "mehr" hineinpassen, bzw bei anderen Temps und Drücken ist ein anderer Prozentsatz Wasser.

nochmal: der platzbedarf eines gases ist von der frage, welche gas-art es ist, komplett unabhaengig.
entscheidend ist alleine die stoffmenge n, und 20 mbar wasserdampf-partialdruck braucht in einem gegebenen volumen genausoviel platz als wuerdest du mit trockener luft und stattdessen aber 20 mbar argon-partialdruck arbeiten.

nicht egal ist hingegen die frage woher der wasserdampf kommt, ob er also bereits mit der speiseluft zugefuehrt wird, oder ob der partialdruck sich erst gegen das "trockene" gas im zylinder durch verdunstung aufbaut.
im letzteren falle braeuchtet du weniger luft von aussen zuzupumpen um innen auf den gleichen druck zu kommen, denn die druecke der einzelgase verhalten sich additiv

weiterhin: ich schaetze mal ab, dass deine ansaugluft weder zu 100% gesaettigt ist, noch durch die kompression in einen wasserdampf-partialdruck-bereich kommt, in dem der saettigungs-partialdruck dann nach dem abkuehlen nach der adiabatischen kompression wiederum ueberschritten waere (also kein "kompressor-kondensatbildungs-effekt"). und dann: es ist also egal

aber in der tat, wuerdest du mit z.b. trockenem stickstoff aus ner flasche arbeiten, saehen die dinge korrekturbeduerftig anders aus, dann wuerde verdunstung aus der inneren offenen wasseroberflaeche im zylinder dir einen zusatz-partialdruck additiv zu deinem aus den eingeliterten normvolumina generierten partialdrucks bereitstellen, und der arbeitsdruck = summe der partialdruecke waere mit weniger eingepumpten normalvolumina bereits erreicht.

Zitat:
Die Normbedingungen gelten aber doch nur für trockene Gase.

eigentlich nein
dass du da trotzdem den trockenen gasen verpflichtet bist liegt ausschliesslich daran, dass dein messgeraet bei hoher feuchte + hoher temperatur bauartbedingt dann gaskondensation wasserdampf--> fluessig wasser zu befuerchten haette, es also zu fehlmessungen kaeme wenns dumm laeuft.
daher will der hersteller dieses risiko ausschliessen und beschraenkt den einsatzbereich des geraets entsprechend.
rein von der gasphysik her macht es jedoch keinen unterschied, solange man eben nicht durch zustandsaenderungen ploetzlich in einen bereich kommt, in dem kondensation ne rolle spielt (dann allerdings sind die effekte ggf. gewaltig).
--> wasserdampf ist ansonsten aber ein gas "wie jedes andere auch".

ich vermag ein solches problem in deinem setup allerdings im moment nicht relevant zu erkennen

gruss

ingo
Laterne



Anmeldungsdatum: 13.03.2011
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Beitrag Laterne Verfasst am: 10. Jul 2011 19:25    Titel: Antworten mit Zitat

j´ai compris, merci beacoup :-)
magician4



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Beitrag magician4 Verfasst am: 10. Jul 2011 19:58    Titel: Antworten mit Zitat

de rien, et a bientôt !


salue

ingo
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