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Erarbeitung des proportionalen Zusammenhangs zwischen Masse und Volumen mithilfe einer Auftragung

von Ann-Kathrin Röver

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Ziel des Versuchs In diesem Versuch wird die Abhängigkeit der Massenzunahme bei steigenden Volumen von Wasser, Ethanol, Apfelsaft und Speiseöl untersucht.

Vorbemerkung

In diesem Versuch wird die Abhängigkeit der Massenzunahme bei steigenden Volumen von Wasser, Ethanol, Apfelsaft und Speiseöl untersucht. Dieser Versuch eignet sich als Einstiegsversuch, da die SuS selbstständig die Formel zur Berechnung der Dichte erarbeiten (dementsprechend ist kein Vorwissen im Themengebiet der Dichte notwendig).

Materialien

4 Bechergläser (200 mL), Speiseöl, Apfelsaft, Wasser, Waage, Messzylinder

Chemikalien

Ethanol

Gefahrstoffe

Gefahrstoff H-Sätze P-Sätze GHS-Piktogramme
Wasser – – –
Ethanol H225, H319 P210, P240, P305+P351+P338, P403+P233 GHS02 GHS07

Durchführung

Vor Beginn wird die Masse jedes der Bechergläser bestimmt. In jedes der Bechergläser werden je 10 mL der verschiedenen Flüssigkeiten mithilfe des Messzylinders abgefüllt. Danach wird die Masse gemessen. Anschließend wird ebenso bei 20 mL, 30 mL, 50 mL und 100 mL verfahren. Im Anschluss wird die jeweilige Masse gegen die einzelnen Volumina aufgetragen

Beobachtung

Die Masse der Flüssigkeiten nimmt proportional zum Volumen zu.

Abbildungen

  • Abb. 1: Auftragung der Masse gegen das Volumen.

Deutung

Sowohl bei der Masse als auch bei dem Volumen handelt es sich nicht um Stoffeigenschaften. Allerdings ist der Quotient aus Masse und Volumen, die sogenannte Dichte, eine Stoffeigenschaft. Der Quotient bleibt bei jedem Volumen gleich. Die Auftragung zeigt, dass Apfelsaft die höchste und Ethanol die geringste Dichte hat. Beim Vergleich mit den Literaturwerten ergeben sich relative Fehler von weniger als 15 %.

Apfelsaft:  y = 1,0065x – 0,2884 ⇒  ρ = 1,0065 g/cm3
 Literaturwert:ρ = 1,035 g/cm3   [1]


absoluter Fehler  Δabs   =   | x - xLit  |     =   | 1,0065−1,035 | g/cm3     =   0,0285 g/cm3
 
relativer Fehler  Δrel   =  
  Δabs    
  Literaturwert
 · 100 %  =  
  0,0285 g/cm3
  1,035 g/cm3
· 100 %   =   2,75 %



Wasser: y = 0,911x – 0,6621 ⇒  ρ = 0,911 g/cm3
 Literaturwert:ρ = 1,000 g/cm3   [2]


absoluter Fehler  Δabs   =   | x - xLit  |     =   | 1,000−0,911 | g/cm3     =   0,089 g/cm3
 
relativer Fehler  Δrel   =  
  Δabs    
  Literaturwert
 · 100 %  =  
  0,089 g/cm3
  1,000 g/cm3
· 100 %   =   8,90 %



Öl: y = 0,8355x-0,4576 ⇒  ρ =0,8355 g/cm3
 Literaturwert:ρ = 0,92 g/cm3   [3]


absoluter Fehler  Δabs   =   | x - xLit  |     =   | 0,8355−0,92 | g/cm3     =   0,0845 g/cm3
 
relativer Fehler  Δrel   =  
  Δabs    
  Literaturwert
 · 100 %  =  
  0,0845 g/cm3
  0,92 g/cm3
· 100 %   =   9,19 %



Ethanol: y = 0,7339x-0,3327 ⇒  ρ =0,7339 g/cm3
 Literaturwert:ρ = 0,789 g/cm3   [4]


absoluter Fehler  Δabs   =   | x - xLit  |     =   | 0,7339−0,789 | g/cm3     =   0,0551 g/cm3
 
relativer Fehler  Δrel   =  
  Δabs    
  Literaturwert
 · 100 %  =  
  0,0551 g/cm3
  0,789 g/cm3
· 100 %   =   6,98 %

Entsorgung

erfolgt über den Abfluss.

Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse

Der Versuch bietet eine gute Möglichkeit für die Einführung des Dichtebegriffs.

Literatur

[1] W. Eisner, P. Gietz, elemente chemie I, Klett, 2. Auflage, 2007, S. 20

[2] http://www.onlinemathe.de/forum/Alkoholgehalt-anhand-der-Dichte-berechnen, 19.06.2004 (zuletzt aufgerufen am 29.07.2016)

[3] https://de.wikipedia.org/wiki/Wasser, (zuletzt aufgerufen am 29.07.2016)[7] http://www.3a-wassertechnik.de/uploads/media/Dichtetabelle_Fettabscheideranlagen.pdf, 06.2014 (zuletzt aufgerufen am 29.07.2016)

[4] https://de.wikipedia.org/wiki/Ethanol, (zuletzt aufgerufen am 29.07.2016)