physik experiment thermodynamik

Collection of Physics Experiments

Welcome in collection of physics experiments.

This collection of physics experiments is developed by the Department of Physics Education , Faculty of Mathematics and Physics , Charles University in Prague .

Main purpose of this Collection is to reach out to current and future physics teachers, mainly in the experimental part of their work. Our goal is to create an evolving and ever-expanding set of physics experiments containing suggestions of fundamental parts of physics encountered by students and teachers (whether at elementary school, high school or university).

The authors’ goal is to support individual ideas for experiments by the most telling visual means in form of photos and videos, and also to provide users with technical and pedagogical insights that can facilitate the conducting of experiments and organically incorporate them into lessons.

On behalf of the Collection team we wish you to find here rich and useful inspiration!

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Harvard Natural Sciences Lecture Demonstrations

1 Oxford St Cambridge MA 02138 Science Center B-08A (617) 495-5824

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• Thermodynamics

Joule's Experiment

[M | t++ | —] Falling mass turns paddle wheel in honey raising its temperature.

Bag of Lead Shot

[M | t | ★] Dropping bag containing lead turns gravitational potential energy to heat. [ In-Depth Description ]

Friction Heating

[M | t | —] Boy scout trick, rubbing metal rod with rope heats rod.

Adiabatic Heating with Syringe

[S | t+ | —] Compression of gas within syringe heats gas and ignites cotton.

Adiabatic Heating

[M | t+ | ★] Compression of gas within bicycle pump heats gas; alternatively, syringe PV=nRT (w/ Mac TC read-out). [ In-Depth Description ]

Stirling Cycle Engine

[M | t+ | —] Hot air external combustion engine.

Vortex Tube

[M | t++ | —] This clever tube separates hot and cold air out of a jet of room temperature air and serves as a refrigerator.

[ In-Depth Description ]

Maxwell's Demon

[M | t | —] Black and white balls, rolling around in a glass flask, are seemingly segregated by Maxwell's demon to decrease entropy.

Thermoelectric Motor

[S | t+ | —] Two different temperature heat reservoirs power the motor - it's not how hot it is that counts but rather the temperature difference.

Steam Engine

[M | t+ | —] Small steam engine to drive external dynamo and lamp.

Archibald Rubber Band Engine

[M | t+ | —] Differential expansion and contraction of rubber bands turns wheel half-immersed in hot water.

Increasing Entropy

[M | t+ | —] Two, sealed, connected, glass flasks contain smoky air and a vacuum respectively; opening the connecting valve increases the entropy of the system.

Videotape Entropy

[M | t+ | —] Watch entropy increase with repeated re-recordings.

Mixing and Unmixing

[M | t+ | ★★★] Food coloring in glycerine is mixed by turning a drum, then unmixed by reversing. Has entropy decreased ? [ In-Depth Description ]

Mailing Address : Lecture Demonstration Services, Science Center, Rm B-08A, 1 Oxford Street, Cambridge, MA 02138 Campus Location : Science Center B-08A | Tel : (617) 495-5824 | Email : scidemos-at-fas.harvard.edu

• Newtonian Mechanics
• Fluid Mechanics
• Oscillations and Waves
• Electricity and Magnetism
• Light and Optics
• Quantum Physics and Relativity
• Temperature and Thermal Properties of Matter
• Conduction, Convection, and Radiation
• Kinetic Theory
• Low Temperature Phenomena
• Condensed Matter
• Astronomy and Astrophysics
• Chemical Behavior of Matter
• Mathematical Topics

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Experimentalphysik – anschaulich erklärt

• © 2023
• Stefan Roth 0 ,
• Achim Stahl 1

III. Physikalisches Institut B, RWTH Aachen University, Aachen, Deutschland

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III. Physikalisches Institut, RWTH Aachen University, Aachen, Deutschland

• Veranschaulicht Wärmelehre anhand vieler Beispiele aus Natur, Technik und Wissenschaft
• Erarbeitung des Stoffes anhand ausführlich beschriebener Experimente und veranschaulichenden Bildern
• Ermöglicht eine Vertiefung anhand von Übungsaufgaben unterschiedlicher Schwierigkeitsgrade

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About this book

Das modern gestaltete Lehrbuch zur Experimentalphysik lädt Studierende der Physik und der Nachbardisziplinen dazu ein, die Wärmelehre zu erlernen. Mit anschaulichen Beispielen, einer reichen Bebilderung und modernen Aufgaben führt das Buch durch die Lehrinhalte der Bachelorvorlesung. Die Autoren legen dabei einen Schwerpunkt auf Experimente, die sie anhand vieler Abbildungen erklären, und erleichtern somit das Verständnis der physikalischen Phänomene. Das Buch behandelt die Temperatur und das thermische Gleichgewicht, die Wärme, die Hauptsätze der Thermodynamik, die kinetische Gastheorie, die Entropie, Phasenübergänge und viele technische Anwendungen.

• Bachelorstudium Physik
• Experimentalphysik

Kinetische Gastheorie

Table of contents (5 chapters), front matter.

• Stefan Roth, Achim Stahl

Back Matter

Authors and affiliations.

Stefan Roth

Achim Stahl

About the authors

Stefan Roth  ist Professor und Studienberater für das Fach Physik an der RWTH Aachen. Er beteiligt sich regelmäßig an den Kursvorlesungen zur experimentellen Physik und hat als Studienberater einen unmittelbaren Kontakt zu den Studierenden. Zu seinen Aufgaben gehört auch die Forschung auf dem Gebiet der Neutrinophysik.

Achim Stahl  ist Professor für Experimentalphysik an der RWTH Aachen. Er hält regelmäßig den Einführungskurs in experimenteller Physik für Physikstudierende, aus dem dieses Buch entstanden ist. Sein Forschungsgebiet ist die Teilchen- und Astrophysik mit Teilchenbeschleunigern, Neutrinos und Gravitationswellen.

Bibliographic Information

Book Title : Wärmelehre

Book Subtitle : Experimentalphysik – anschaulich erklärt

Authors : Stefan Roth, Achim Stahl

DOI : https://doi.org/10.1007/978-3-662-67213-6

Publisher : Springer Spektrum Berlin, Heidelberg

eBook Packages : Life Science and Basic Disciplines (German Language)

Copyright Information : Der/die Herausgeber bzw. der/die Autor(en), exklusiv lizenziert an Springer-Verlag GmbH, DE, ein Teil von Springer Nature 2023

Softcover ISBN : 978-3-662-67212-9 Published: 27 September 2023

eBook ISBN : 978-3-662-67213-6 Published: 26 September 2023

Edition Number : 1

Number of Pages : XI, 238

Number of Illustrations : 77 illustrations in colour

Additional Information : Ursprünglich erschienen in einem Band unter dem Titel "Mechanik und Wärmelehre"

Topics : Classical Mechanics , Thermodynamics

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Thermodynamik-Experimente für Kinder

Thermodynamik erklären, hausgemachte eiscreme, kochendes eis, "die wissenschaft des kochens".

Die thermische Dynamik, auch Thermodynamik genannt, ist der Prozess der Wärmeübertragung von einem Bereich auf einen anderen. Wärme ist eine Energieform, dh die Wärmeübertragung ist eigentlich die Energieübertragung. Aus diesem Grund ist das Studium der Thermodynamik eigentlich das Studium, wie und warum sich Energie in Systeme hinein und aus diesen heraus bewegt. Es gibt eine Vielzahl verschiedener Experimente, mit denen sich Kindern die Thermodynamik erklären lässt.

Vor der Durchführung von Experimenten müssen Kinder zunächst die drei Hauptsätze der Thermodynamik verstehen. Der erste Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass jede Änderung der inneren Energie eines Systems gleich dem System minus der Arbeit ist, die das System leistet. Das zweite Gesetz besagt, dass Wärme niemals von einem kälteren auf einen wärmeren Körper übertragen werden kann. Der dritte Hauptsatz der Thermodynamik bezieht sich auf den Zustand der Entropie oder Zufälligkeit, in dem ein System, wenn es sich einer absoluten Null nähert, gezwungen ist, Energie aus anderen nahegelegenen Systemen zu beziehen. Da es jedoch Energie aus diesen Systemen bezieht, wird es niemals den absoluten Nullpunkt erreichen, was den dritten Hauptsatz der Thermodynamik zu einer physikalischen Unmöglichkeit macht.

Ein lustiges und leckeres Experiment, das Kinder unternehmen können, ist die Herstellung von hausgemachtem Eis nach einem Rezept auf der Kelvin Kids Club-Website (zapatopi.net/kelvin/kidsclub). Durch Befolgen des Rezepts haben Kinder gesehen, wie Wärmeenergie in der Eiscrememischung in eine Salzlösung floss, die aufgrund des zugesetzten Salzes, das ihre Temperatur senkte, eine kältere Temperatur aufwies, bis sowohl das Eis als auch die Salzlösung waren bei der gleichen Temperatur. Die Wärme des wärmeren Körpers übertrug sich auf den kälteren Körper, bis beide die gleiche Temperatur aufwiesen, was den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik demonstrierte.

In diesem Experiment wird untersucht, warum ein Topf mit kochendem Wasser plötzlich aufhört zu kochen, wenn ein Eiswürfel hineingelegt wird. Erhitze einen Topf Wasser auf einem Herd, bis es gleichmäßig kocht, und lege dann mehrere Eiswürfel in den Topf. Das Wasser hört sofort auf zu kochen. Dieses Experiment belegt ebenfalls den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik und zeigt, dass die Wärme des Brenners immer zum kältesten Objekt im Topf fließt, in diesem Fall zum Eis. Daher hört die Hitze des Brenners auf, das Wasser zum Kochen zu bringen, da es stattdessen das feste Eis zum Schmelzen bringt und zu Wasser wird.

Weitere kindgerechte Experimente zur Thermodynamik finden sich in Peter Barnhams Buch "The Science of Cooking". Barnham, Professor an der University of Bristol, UK, erklärt, wie die Zubereitung von Speisen und das Kochen von Mahlzeiten thermodynamische Prinzipien beinhalten. In dem Buch befasst sich Barnham mit der Chemie von Lebensmitteln und erläutert, wie dies zum Geschmack eines bestimmten Lebensmittels beiträgt. Barnham untersucht auch die Rolle der Thermodynamik beim Kochen. In den meisten Kapiteln wird ein Experiment auf Lebensmittelbasis vorgestellt, das Kinder durchführen können.

Methoden zur Herstellung von Kristallen für ein wissenschaftliches Experiment für Kinder

Kristalle, die für ein wissenschaftliches Projekt für Kinder hergestellt wurden, werden für eine Vielzahl von Studien verwendet. Das Bilden von Kristallen ist eine Gelegenheit, die Bildung der Kristalle selbst, die Auswirkungen von Salz in einer Wasserquelle oder verschiedene andere geologische Themen zu demonstrieren. Kristallzucht ist einfach, und es gibt verschiedene Arten, die zu Hause gezüchtet werden können, ...

Was ist Thermodynamik?

Die Thermodynamik ist ein Fachgebiet der Physik, das sich mit dem Studium der Energie in großen Systemen befasst. Insbesondere erklärt die Thermodynamik die Beziehung zwischen der kinetischen und der potentiellen Energie eines Systems zu der Wärmemenge und der Arbeit, die das System erzeugen kann. Im Laufe der Jahre haben Ingenieure und Mathematiker, darunter Isaac ...

Ideen für Naturschutzprojekte für Kinder

Wenn Sie Tiere lieben und Wert auf den Schutz ihrer natürlichen Lebensräume legen, würden Tierschutzorganisationen Ihre Hilfe begrüßen. Der Schutz gefährdeter Arten und die Wiederherstellung gesunder Lebensbedingungen ist eine große Aufgabe. Aber es wird kleiner, wenn sich junge und alte Menschen einmischen und ihr Engagement für ...

Die Wahl des Herausgebers

Für die Ermittlung des Längenprozentsatzes in Zoll sind zwei Messungen erforderlich. Beispielsweise können Sie die Länge eines Objekts in einem Raum und die Gesamtlänge des Raums in Zoll messen, um den Prozentsatz des Raums zu ermitteln, den das Objekt einnimmt. Oder Sie können die prozentuale Längenänderung in Zoll berechnen, indem Sie ...

Der Zweck eines Graphen ist es, die Beziehung zwischen etwas Gemessenem und etwas zu zeigen, von dem angenommen wird, dass es seinen Betrag ändert. Ein Liniendiagramm kann beispielsweise anzeigen, wie viel eine Pflanze im Laufe der Zeit wächst. Ein Balkendiagramm kann auch zeigen, wie sich die Eisverkäufe in den vier Jahreszeiten unterscheiden. Sie können den Prozentsatz berechnen ...

Kupfersulfatpentahydrat, ausgedrückt in chemischer schreibweise als cuso4-5h2o, steht für ein hydrat. hydrate bestehen aus einer ionischen substanz - einer verbindung aus einem metall und einem oder mehreren nichtmetallen - sowie wassermolekülen, wobei sich die wassermoleküle tatsächlich in die feste struktur des ....

Hoch in der Stratosphäre, etwa 32 Kilometer über der Erdoberfläche, sind die Bedingungen genau richtig, um eine Konzentration von 8 ppm Ozon aufrechtzuerhalten. Das ist gut so, denn das Ozon absorbiert stark ultraviolette Strahlung, die sonst Bedingungen schaffen würde, die für ...

Dein Verstand kann dir oft einen Streich spielen, besonders wenn du mit optischen Täuschungen konfrontiert bist. Ein Beispiel für eine solche Illusion ist die bekannte Illusion von junger Dame und alter Hexe, bei der das Bild einer jungen Frau auch von einer alten Frau zu sein scheint, je nachdem, wo sich Ihre Augen konzentrieren. Wahrnehmungsillusionen wirken jedoch in ...

Ein Feuerlöschpumpentest sollte aus Sicherheitsgründen wöchentlich gemäß Allianz Risk Consultants durchgeführt werden. Die Feuerlöschpumpe muss genügend Druck bereitstellen, um Wasser zu pumpen, wenn Feuerwehrleute auf einen Notfall reagieren. Der Feuerlöschpumpentest wird durchgeführt, indem die Feuerlöschpumpe ohne fließendes Wasser betrieben wird. Der Abwanderungsdruck ...