Rüchardt-Experiment
- Seiten mit Math-Fehlern
- Seiten mit Math-Renderingfehlern
- Thermodynamik
- Physikalisches Demonstrationsexperiment
Das Rüchardt-Experiment ist ein Experiment in der Thermodynamik, das dazu dient, die molaren Wärmekapazitäten $ c_{p} $ und $ c_{V} $ für Gase zu bestimmen. Es beruht darauf, dass sich die Temperatur eines Gases spezifisch zum Druck ändert. Konkretes Versuchsergebnis ist der Isentropenexponent
- $ \kappa ={\frac {c_{p}}{c_{V}}} $.
Das Experiment wurde nach dem Physiker Eduard Rüchardt (1888–1962) benannt.
Hintergrund
Komprimiert man ein Gas adiabatisch, d. h. ohne Abfluss von Wärme aus dem System, dann steigt infolge der Temperaturerhöhung der Druck stärker an als bei einer isothermen Kompression, bei der die entstehende Kompressionsarbeit als Wärme abgeführt wird. Der Exponent, mit welchem sich die Ausdehnung des Gases durch die Wärmezufuhr berechnen lässt, wird als Isentropen- bzw. Adiabatenexponent bezeichnet. Dieser Wert wird durch das Rüchardt-Experiment ermittelt.
Eine adiabat und reversibel verlaufende Zustandsänderung ist isentrop (Entropie Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): S bleibt gleich, Temperatur Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): T ändert sich). In der Technik ist in der Regel eine adiabate Zustandsänderung (z. B. in einer Dampfturbine) nicht isentrop, da Reibungs-, Drossel- und Stoßvorgänge Entropie produzieren.
Experiment
Für das Experiment steht in der Regel ein gläsernes Gefäß (Volumen Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): V ), welches nach oben eine rohrförmige Öffnung (Rohrquerschnitt Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): A ) hat, zur Verfügung. Auf das offene Rohr wird ein Kolben (der Masse Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): m ) fallen gelassen, der die Öffnung luftdicht verschließt. Durch die Gewichtskraft des Kolbens wird das eingeschlossene Gas zunächst komprimiert, was zu einer Erhöhung der Temperatur führt. Im weiteren Verlauf führt der Kolben auf dem Gaspolster eine harmonische Schwingung aus, die gedämpft ist. Die Folge ist eine schnelle Folge von Expansion und Kompression des Gases. Gemessen werden die Periodendauer Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): T der Schwingung und der relative Druck Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): p im Gefäß.
Die Gleichung
- Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \kappa = \frac{4 \pi^2 m V}{A^2 T^2 p}
liefert den Isentropenexponenten für dieses Gas.
Weblinks
- Praktikumsanleitung (Memento vom 2. April 2015 im Internet Archive) (Uni Graz; PDF; 205 kB)
- Video: Bestimmung von Cp/Cv nach Rüchardt. Institut für den Wissenschaftlichen Film (IWF) 2004, zur Verfügung gestellt von der Technischen Informationsbibliothek (TIB), doi:10.3203/IWF/C-14879.