Wasser erhitzen mit einem Parabolspiegel
von Ansgar Misch
Ziel des Versuchs Zwei gleiche Wasservolumina werden mit einer Lampe angestrahlt. Hinter einem Gefäß wird ein Parabolspiegel aufgestellt.
Vorbemerkung
In diesem Versuch werden Wasserproben in Schnappdeckelgläsern vergleichweise nebeneinander erhitzt, indem ein Strahler für etwa 25 – 30 Minuten auf sie gerichtet wird. Hinter einem der Schnappdeckelgläser wird ein Parabolspiegel so aufgestellt, dass sich der Brennpunkt des Parabolspiegels im Bereich des Schnappdeckelglases befindet. In diesem Experiment sollen die SuS lernen, dass sich Sonnenlicht durch Verwendung eines Parabolspiegels in einem Punkt konzentrieren lässt und dadurch eine höhere Wärmeenergie freigesetzt wird.
Materialien
2 Schnappdeckelgläser, 2 Messzylinder, Papprolle, Strahler, kleiner Trichter
Chemikalien
Wasser, Alufolie, Kleber
Gefahrstoffe
| Gefahrstoff | H-Sätze | P-Sätze | GHS-Piktogramme |
|---|---|---|---|
| Wasser | – | – | – |
| Aluminium Band | H261, H250 | – |
|
Durchführung
- Die Papprolle wird so aufgeschnitten, dass zwei offene Rollenbögen entstehen. Einer der Bögen wird auf der Innenseite mit Aluminiumfolie beklebt.
- Mit den Messzylindern werden jeweils 10 mL Wasser abgemessen und in die Schnappdeckelgläser gegeben. Die Gläser dürfen nicht verschlossen werden.
- Dann werden die Gläser in einem Abstand von etwa 30 cm zentriert vor den Strahler gestellt, der selbstgebastelte Parabolspiegel hinter einem Glas positioniert, sodass der Brennpunkt im Inneren des Schnappdeckelglases liegt, und der Strahler für etwa 25 – 30 Minuten angestellt.
- Anschließend wird das Wasser aus den Schnappdeckelgläsern wieder zurück in die Messzylinder gegeben und erneut gemessen.
Beobachtung
Das Wasser, das in dem Gefäß vor dem Parabolspiegel stand, weist ein geringeres Volumen auf als das andere.
Abbildungen
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Abb. 1: Ein mit Wasser gefülltes Schnappdeckelglas wird vor dem gebastelten Parabolspiegel positioniert und angestrahlt. Der Messzylinder dient zur Bestimmung des Wasservolumens.
Deutung
Das Wasser, das vor dem Parabolspiegel positioniert wurde, wurde durch an den Spiegelwänden in das Glas zurück reflektierte Strahlung stärker erhitzt. Die Strahlung wird durch den Parabolspiegel dabei in einem Punkt, dem Brennpunkt, konzentriert.
Entsorgung
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Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse
Dieser Versuch kann auch als Schülerversuch durchgeführt werden, da hier keine Gefährdung der Schüler durch Gefahrstoffe besteht. Ebenfalls kann der Versuch mit einem industriell gefertigten Parabolspiegel durchgeführt werden, was die Ergebnisse noch deutlicher stützen würde. Bei Verwendung von selbstgebastelten Parabolspiegeln ist allerdings zu beachten, dass ein Brennpunkt meist nicht ideal erreicht werden kann, da die Krümmung der Rolle ungleichmäßig ist oder die Alufolie nicht gleichmäßig genug aufgeklebt wurde. Auch die Anbringung von Thermometern ist denkbar. Die SuS könnten dann den Temperaturverlauf der einzelnen Gefäße graphisch auswerten.
Literatur
A. Tillmann, http://www.kids-and-science.de/nc/experimente-fuer-kinder/detailansicht/datum/2010/02/20/das-duell-lebensmittelfarbe-gegen-tinte.html?cHash=17416ca5a4&sword_list%5B0%5D=tinte, 21.02.2010 (zuletzt abgerufen am 24.07.2016 um 16:36 Uhr).