Langprotokoll

Moderne Luftfeuchtemesser funktionieren auf der Grundlage von Temperaturdifferenzen, die sich zwischen einem Außenthermometer, welches die tatsächliche Umgebungstemperatur misst und einem Referenzthermometer, welches die Temperatur eines Verdunstungsprozesses misst ergeben. Dieses Grundprinzip kann anhand eines einfachen Versuchsaufbaus verdeutlicht werden, auch wenn die tatsächliche Bestimmung der Luftfeuchte nur über den bei der Verdunstung entstehenden Dampfdruck bestimmt werden kann. Entscheidend ist, dass die SuS verstehen, dass Flüssigkeiten Energie bzw. Wärme benötigen, um zu verdunsten. Diese Wärme wird der Umgebung entzogen, was zu einer Abkühlung führt.

Stativ, 2 Klemmen, 2 Thermometer, Porzellantiegel, Watte

demineralisiertes Wasser

An einem Stativ werden über Klemmen 2 Thermometer befestigt. Ein Porzellantiegel bzw. ein beliebiges offenes Gefäß wird mit Watte gefüllt, welche in Wasser aufgeweicht wird. Eines der Thermometer wird nun mit der Spitze in der feuchten Watte positioniert.

Das Thermometer, welches in die durchnässte Watte ragt, weist eine um ca. 4°C niedrigere Temperatur auf, als das Thermometer, welches die Aussentemperatur misst.

Auf dem Niveau der 5. und 6. Klasse kann der Versuch so gedeutet werden, dass ein messbarer Effekt entsteht, wenn Wasser vom flüssigen Zustand in der Watte in den gasförmigen Zustand ausserhalb der Watte übergeht. Dieser Effekt kann als Temperaturdifferenz zwischen der Raumtemperatur und der Temperatur in der feuchten Watte gemessen werden. Die Temperatur an der Watte ist geringer als die Raumtemperatur, es entsteht ein Abkühlungseffekt. Die Quintessenz ist, dass Flüssigkeiten der Umgebung Wärme entziehen, wenn sie in den gasförmigen Zustand übergehen, also verdampfen. So entsteht die Luftfeuchtigkeit. Auf höherem Niveau kann die relative Luftfeuchtigkeit aus dem Verhältnis zwischen dem Dampfdruck des verdunstenden Wassers und der maximal möglichen Luftfeuchtigkeit, die bei der gemessenen Aussentemperatur möglich ist, verstanden werden. Der Dampfdruck der verdunstenden Flüssigkeit ergibt sich nach folgender Berechnung: (Nur mithilfe eines Grundwissens der physikalischen Chemie diskutierbar). e = Ef - Υ·ΔT e: Dampfdruck bei der Verdunstungskälte Ef: Sättigungsdampfdruck Υ: Psychrometerkonstante: (0,67 hPa bei Wasser) ΔT: Temperaturdifferenz Anhand einer Tabelle, die aufgrund obiger Formel erstellt wurde, lassen sich die Luftfeuchtigkeiten bei gegebenen Aussentemperaturen bestimmen (s.Anhang).

Entsorgung: Der Wattebausch kann im regulären Abfallbehälter entsorgt werden.

Literatur: Peter Finger, www.holzwurm-page.de/technik/trocknen/psychometer.htm, 2002-2014 (zuletzt aufgerufen am 06.08.2014)