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CASSY Lab Handbuch (524 201)

1. E Beispiel laden Sprungantwort E Beispiel laden Amplitudengang Versuchsbeschreibung Im ersten Versuch werden einem Tiefpass Filter erster Ordnung D aus Widerstand und Kondensator RC oder einem Tiefpass Filter 2 Ordnung D aus Widerstand Spule und Kondensator RLC Rechteckimpulse mit konstanter Amplitude aufgepr gt Es wird die Antwort des Filters auf diese Impulse untersucht Sprungantwort und mit einem Modell verglichen Im zweiten Versuch wird dem Tiefpass Filter ein Eingangssignal variabler Frequenz Chirp aufgepr gt Sowohl dieses Eingangssignal als auch das gemessene Ausgangssignal wird einer Fouriertransfor mation unterzogen und beide Frequenzspektren durcheinander dividiert Die so erhaltene frequenz abh ngige Amplituden nderung Amplitudengang wird dargestellt und mit einem Modell verglichen Die Gleichungen des Modells 1 Ordnung RC und 2 Ordnung RLC ergeben sich aus der Energie erhaltung Die von au en zugef hrte Leistung U t I t muss der Summe der Leistungen des Konden sators d 1 2 C Uc t dt der Spule d 1 2 L I t dt und des Widerstands R I t entsprechen also U t I t U t Q t d 1 2 Q t 2 C dt d 1 2 L 1 t 2 dt R I t Q t C Q t L Q t Q t R Q t 2 Daraus ergibt sich f r einen Tiefpass 1 Ordnung L 0 QRC t QRC t RC U t R und f r einen Tiefpass 2 Ordnung L gt 0 QRLC t IRLC t U t L QRLC t
2. Aufgabe Teilspannung U1 am Potentiometer im stromlosen unbelasteten Zustand f r verschiedene Potentio meterstellungen messen Teilspannung U1 am Potentiometer als Funktion der Potentiometerstellung f r verschiedene Belas tungswiederst nde RL messen und mit der Messung im unbelasteten Zustand vergleichen RL bleibt pro Messreihe konstant Ben tigte Ger te 1 Pocket CASSY 524 006 1 CASSY Lab 524 200 1 UIP Sensor S 524 0621 1 Rastersteckplatte 576 74 1 Satz 10 Br ckenstecker 501 48 1 STE Widerstand 47 Q 577 28 2 STE Widerstand 100 Q 577 32 1 STE Widerstand 150 Q 577 34 1 STE Widerstand 470 Q 577 40 1 STE Potentiometer 220 Q 3 W 577 90 2 Kabel rot 25 cm 500 411 2 Kabel blau 25 cm 500 412 1 Spannungsquelle 0 15 V einstellbar z B 521 45 1 PC ab Windows 98 2000 Versuchsaufbau siehe Skizze Schaltung gem Skizze aufbauen und zur Spannungsmessung den UIP Sensor anschlie en Den Belastungswiderstand RL zun chst nicht einsetzen Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Eine Gesamtspannung von ca 9 V anlegen e Spannung U71 f r verschiedene Potentiometerstellungen bei RL d h ohne Belastung durch jeweiliges Bet tigen von F9 oder durch Anklicken von in vorgegebene Tabelle bernehmen und durchnummerierte Schalterstellung in Spalte PN eintragen m CASSY Lab 85 Vor der Aufnahme einer Messreihe mit einem anderen Belastungswiderstand jeweils im Fenster Messparameter z B
3. w i 1 GH E u m iE h _ 21 Beispiel laden Versuchsbeschreibung Ein elektrischer Schwingkreis wird angeregt und die freie Schwingung aufgezeichnet Die D mpfung und die Phasendifferenz zwischen U t und I t wird sichtbar In der Auswertung werden die ermittelten Parameter Frequenz und D mpfungsfaktor amp der Schwingung mit der Theorie verglichen Ben tigte Ger te Paar Kabel 50 cm rot und blau 501 45 PC ab Windows 95 98 NT 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Rastersteckplatte DIN A4 576 74 1 STE Spule 1000 Windungen 590 84 1 STE Kondensator 1 uF 5 578 15 1 Taster Schlie er 579 10 1 Satz Br ckenstecker 501 48 3 4 Versuchsaufbau siehe Skizze Der Schwingkreis wird gem Skizze auf der Rastersteckplatte aufgebaut Der Strom flie t durch Eingang A des Sensor CASSYs und die Kondensatorspannung wird an Eingang B gemessen Zu Beginn der Experiments wird der Kondensator aus der Spannungsquelle S aufgeladen Zum Start der Schwingung wird der Taster gedr ckt welcher dabei die Spannungsquelle S kurzschlie t Hinweis Anstelle des Tasters k nnte auch das Relais R verwendet werden Dieses kann jedoch beim Schalten so stark prellen dass in den ersten Millisekunden der Schwingung diese noch gest rt wird Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Ladespannung UB1 am Kondensator auf etwa 9 5 V einstellen dazu Spannungsquelle S ent sprechend einstell
4. 1 belastet Anstelle des zerlegbaren Transformators kann auch der bungstransformator verwendet werden Versuchsdurchf hrung E Einstellungen laden mit Power CASSY 21 Einstellungen laden ohne Power CASSY Schiebewiderstand auf Minimum etwa 0 Q einstellen Messung mit F9 ausl sen Widerstand in Stufen vergr ern und jeweils wieder Messwerte mit F9 aufnehmen Auswertung Die Punkte maximaler Leistungsabgabe und maximalen Wirkungsgrades lassen sich leicht im Dia gramm ablesen Tipp Die Messinstrumente lassen sich mit F7 gleichzeitig ausblenden und wieder einblenden 192 CASSY Lab m Leistung beliebiger mit Netzwechselspannung betriebener Verbraucher 21 Beispiel laden Gl hlampe E Beispiel laden Energiesparlampe E Beispiel laden Netzspule Sicherheitshinweis An der Steckdose des Joule und Wattmeters liegt Netzspannung an Auch wenn diese durch die Ein stellungen der Software abgeschaltet werden kann bleibt sie potentiell gef hrlich Sp testens beim Verlassen der Software liegt wieder Netzspannung an Versuchsbeschreibung Es werden die zeitabh ngigen Gr en U t I t und P t f r einige an Netzwechselspannung ange schlossene Verbraucher aufgezeichnet Zus tzlich werden die Wirkleistung P die Scheinleistung S die Blindleistung Q und der Leistungsfaktor cos angezeigt und k nnen miteinander verglichen werden Die Wirkleistung P ist der Mittelwert der Momentanleistung P t Uft I t Die Sc
5. Auswertung Jede Messreihe f r sich best tigt leicht durch eine Geradenanpassung die Proportionalit t zwischen der Kraft F und M chte man nun auch die anderen beiden Proportionalit ten zwischen F und m o r konstant und F und r m konstant best tigen m ssen zun chst die Kr fte F f r konstante Winkel geschwindigkeiten ermittelt werden Dazu zeichnet man bei einem Wert von eine senkrechte Line in das Diagramm und liest die Koordinaten der Schnittpunkte mit den F Geraden ab Koordina tenanzeige einschalten Diese Koordinaten werden dann manuell in die vorbereitete zweite Darstellung F m bzw F r eingetragen Tabellenfeld mit der Maus anklicken Dort zeigt sich schlie lich die ge w nschte Proportionalit t Durch Ermittelung der Proportionalit tsfaktoren best tigt man F m r m CASSY Lab 119 Harmonische Schwingungen eines Federpendels E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Es werden die harmonischen Schwingungen eines Federpendels als Funktion der Zeit t aufgenommen Zur Auswertung werden Weg s Geschwindigkeit v und Beschleunigung a miteinander verglichen Sie k nnen wahlweise als Funktion der Zeit t oder in Form eines Phasendiagramms dargestellt werden Ben tigte Ger te Paar Kabel 100 cm rot und blau 501 46 PC ab Windows 95 98 NT 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 BMW Box 524 032 1 Bewegungsaufnehmer 337 631 oder 1 Timer S 524 074 1 Kombi Lichtschranke 337 4
6. Bei der DTA werden in einem regelbaren Ofen zwei Substanzen erhitzt eine ber den gesamten Temperaturverlauf chemisch inerte Referenzsubstanz z B Aluminiumoxid Al203 und die Proben substanz die im Temperaturbereich der Messung auf Phasen berg nge und oder chemische Reak tionen hin untersucht wird Die Substanzen befinden sich an symmetrischen Stellen im Ofen und sind mit jeweils mit einem Temperaturf hler versehen Findet nun in der untersuchten Probe ein endothermer z B Verdampfung oder exothermer z B Verbrennungsreaktion Vorgang statt so entsteht zwischen Referenzsubstanz und Probe eine Tem 368 CASSY Lab m peraturdifferenz AT Bei endothermen Vorg ngen erw rmt sich die Probensubstanz langsamer bei exothermen Vorg ngen schneller als die Referenzsubstanz Durch die Auftragung von AT gegen die Referenztemperatur ergibt sich f r jede Probe eine charakteristische DTA Kurve aus der ber gangstemperatur und bergangsenthalpie der Vorg nge bestimmt werden k nnen Der leichteren Nachvollziehbarkeit halber wird im vorliegenden Versuchsbeispiel eine offene das Messprinzip besser veranschaulichende Messanordnung benutzt Zur genauen Bestimmung von U bergangsenthalpien muss jedoch ein geschlossener Ofen benutzt werden Im Beispiel werden die Abspaltungstemperaturen des gebundenen Kristallwassers in Kupfersulfat bis 150 C ermittelt Dazu wird die M glichkeit der direkten Messung einer Differenztemperatur mit der Che
7. Den Zusammenhang zwischen Beschleunigung und Kraft bei der gleichm ig beschleunigten Bewe gung eines Fahrbahnwagens zwischen Haltemagnet und Lichtschranke untersuchen Ben tigte Ger te Pocket CASSY CASSY Lab Timer S Pr zisions Metallschiene 1 m Messwagen 1 Satz Antriebsmassen Zusatzmasse 1 Lastst ck 50 g Angelschnur Einzel Umlenkrolle Haltemagnet f r Fahrbahn Haltemagnetadapter mit Ausl ser Zubeh r f r elektrische Zeitmessung Kombi Lichtschranke Verbindungskabel 6 polig Universalwaage PC ab Windows 98 2000 oo oo 2 0 2 0 02 0 202 oo 020 Versuchsaufbau siehe Skizze 524 006 524 200 524 074 460 81 337 00 337 04 337 05 aus 340 85 309 48 337 14 683 41 336 25 337 466 337 462 501 16 667 794 e Haltemagnet mit Haltemagnetadapter aufsetzen und an den Eingang E des Timer S anschlie en verbinden Lichtschranke in 20 cm Abstand vom Anfang der Metallschiene positionieren und mit dem Eingang F Messwagen mit Haltestift auf die Metallschiene stellen Faden am Wagen befestigen das Tellergewicht anh ngen und alle drei Schlitzgewichte auflegen Die Schraube am Haltemagnet so einstellen dass der Wagen gerade nicht losf hrt Fahrbahnwagen gemeinsam mit dem Haltemagnet so verschieben dass die Unterbrecherfahne des Wagens die Lichtschranke gerade nicht unterbricht Nullpunkt m CASSY Lab 77 Versuchsdurchf hrung e o e gt o oj Einstellungen laden Masse m des Wagens inklusive
8. Hinweise Es gibt im Internet einige Datenbanken mit den bekannten Energien aller radioaktiven Stoffe bei spielsweise unter http nucleardata nuclear lu se nucleardata toi die zur Identifikation der Strahler verwendet werden k nnen Das Pr parat sollte bei der Messung nicht auf dem Detektor stehen sondern einige Zentimeter entfernt sein Wenn das Pr parat direkt aufliegt ergibt sich eine so hohe Z hlrate dass sich die einzelnen Pulse berlappen Durch diese Addition mit dem Rest des Vorg ngerpulses erscheinen die Linien bei zu hoher Energie m CASSY Lab 269 Absorption von y Strahlung auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Sicherheitshinweis Beim Umgang mit radioaktiven Pr paraten sind l nderspezifische Auflagen zu beachten in der Bun desrepublik Deutschland z B die Strahlenschutzverordnung StrIlSchV Die im Versuch verwandten radioaktiven Stoffe sind nach StrlSchV f r den Unterricht an Schulen bauartzugelassen Da sie ioni sierende Strahlung erzeugen m ssen beim Umgang dennoch folgende Sicherheitsregeln befolgt werden Pr parate vor dem Zugriff Unbefugter sch tzen Vor Benutzung Pr parate auf Unversehrtheit berpr fen Zur Abschirmung Pr parate im Schutzbeh lter aufbewahren Zur Gew hrleistung einer m glichst kurzen Expositionszeit und einer m glichst geringen Ak tivit t Pr parate nur zur Durchf hrung des Experiments aus dem Schutzbeh lter nehmen e Zur Sicherstellung eines
9. e Plexiglas Streuk rper auf Targettisch legen und festklemmen e Taster TARGET dr cken und den Targetwinkel mit Dreheinsteller ADJUST von Hand auf 20 stellen e R hren Hochspannung U 35 kV Emissionsstrom 1 00 mA einstellen und Hochspannung ein schalten e Spektrumaufnahme mit F9 starten e Sensorwinkel langsam zwischen 150 und 30 variieren und jeweils oben rechts im CASSY Lab Fenster die gesamte Z hlrate ablesen e Emissionsstrom reduzieren falls die gesamte Z hlrate 200 s wesentlich berschreitet Anpassung der Z hlrate des Prim rstrahls e Targethalter mit dem Targettisch ausbauen und Sensor in 0 Position bringen e Abschw cherblende auf den Kreiskollimator setzen und sorgf ltig ausrichten mit den Schrauben nach oben und unten weisend e Emissionsstrom auf 0 1 mA reduzieren und Hochspannung einschalten e Spektrumaufnahme mit F9 starten e In0 1 Schritten um O den Sensorwinkel suchen bei dem die Gesamtz hlrate nur wenig ber den in Streuanordnung gemessenen Z hlraten liegt ggf den Emissionsstrom leicht ver ndern Falls keine oder nur geringe Z hlrate zu messen ist e Ausrichtung der Abschw cherblende berpr fen mit den Schrauben nach oben und unten weisend eventuell um 180 drehen Versuchsdurchf hrung Die zu messende R ntgenstrahlung erzeugt im Geh use der Si PIN Photodiode des R ntgenener giedetektors zus tzlich R ntgenfluoreszenzstrahlung die ebenfalls registriert wird Im Prim
10. 1 Sensor CASSY 524 010 1 Power CASSY 524 011 1 CASSY Lab 524 200 1 Rastersteckplatte DIN A4 576 74 1 STE Transistor BD 137 57867 1 STE Widerstand 10 kQ 0 5 W 57756 1 STE Kondensator 0 1 uF 578 31 4 2 1 Versuchsaufbau siehe Skizze Das Power CASSY stellt die Kollektor Emitter Spannung UCE zur Verf gung und misst gleichzeitig den flie enden Kollektorstrom Ic Das kaskadierte Sensor CASSY direkt rechts vom Power CASSY an stecken sorgt f r einen einstellbaren Basisstrom IB und misst ihn gleichzeitig als Spannungsabfall am 10 kQ Widerstand Der kleine Kondensator von 0 1 uF zwischen Basis und Emitter unterdr ckt st rende Rauschsignale w hrend der Messung Im Experiment werden Basisstr me bis etwa 1 mA sowie Kollektorstr me bis etwa 100 mA verwendet Bitte nur geeignete Transistoren verwenden z B BD 137 224 CASSY Lab m Versuchsdurchf hrung a E ES Steuerkennlinie Kollektorstrom Ic gegen Basisstrom IB Einstellungen laden Kollektor Emitter Spannung wird vom Power CASSY konstant bei UCE 2 V gehalten und der Kollektorstrom Ic kontinuierlich gemessen Angezeigten Basisstrom IB an Spannungsquelle S der Sensor CASSYs auf 0 mA stellen Messung mit F9 starten Basisstrom langsam erh hen bis Kennlinie aufgenommen Messung wieder mit F9 stoppen Kennlinie Kollektorstrom IC gegen Kollektor Emitter Spannung UCE Einstellungen laden Kollektor Emitter Spannung wird vom Power CASSY w hrend der Messung auf U
11. Lux Meter 666 223 666 230 O2 Meter 666 224 Photo Meter 666 225 Sound Level Meter 666 231 CO2 CO CH4 Meter 666 232 Optical Power Meter 736 435 Antennendrehtisch 737 405 HEBEBEBBBEB BB BEE EHEM ASCII Waage VideoCom IRPD MFA 2001 Neben Waagen VideoCom 337 47 IR Position Detector 332 11 und Multifunktionsmessger t MFA 2001 727 230 werden auch beliebige Ger te an der seriellen Schnittstelle unterst tzt solange sie ASCII Daten Klartext Zahl und Einheit Mode 8N1 8 Datenbits keine Parit t 1 Stoppbit oder Mode 7E1 7 Datenbits gerade Parit t 1 Stoppbit senden Es wird dann nur die vorgegebene Einheit mit der gesendeten Einheit verglichen Stimmen diese mindestens am Anfang berein dann wird der gesendete Zahlenwert als Messwert angezeigt Wird keine Einheit angegeben werden alle gesendeten Zahlenwerte angezeigt Bei VideoCom und dem IRPD ist die Baudrate fest vorgegeben Da Waagen und andere Ger te mit unterschiedlichen Baudraten arbeiten k nnen ist diese dann einstellbar Probleml sungen Werden keine Messwerte angezeigt kann dies unterschiedliche Gr nde haben e Serielle Schnittstelle falsch angegeben e Schnittstellenparameter falsch Stellen Sie sicher dass das Ger t mit der gleichen Baudrate und im gleichen Mode 8N1 8 Datenbits keine Parit t 1 Stoppbit oder 7E1 7 Datenbits gerade Parit t 1 Stoppbit sendet VideoCom und IRPD erf llen dies immer e Verbindungskabel falsc
12. Messung in Abh ngigkeit von der Temperatur Einstellungen laden die Schallimpulse werden bereits erzeugt und die Laufzeiten tA1 angezeigt Universalmikrofon wieder herausziehen Bei Raumtemperatur erneut die Laufzeit AtA1 bestimmen und mit der bereits ermittelten Schallge schwindigkeit c den Abstand s c AtA1 zwischen Mikrofon und Lautsprecher berechnen und in Ta belle eintragen erste Tabellenzelle der s Spalte anklicken e Heizdraht ber Buchsen im Deckel des Ger tes zur Schallgeschwindigkeit an Spannungsversor gung 12 V ca 3 5 A anschlie en e Bei steigender Temperatur die aktuellen Laufzeiten mit F9 abspeichern z B alle 5 C e o HT Auswertung Nachdem die Schallgeschwindigkeit bei Raumtemperatur in a und damit der Abstand s zwischen Mikrofon und Lautsprecher in b bereits ermittelt wurden berechnet die Software zu jeder Laufzeit AtA1 gleichzeitig die passende Schallgeschwindigkeit c In der Darstellung Temperatur werden bereits w hrend der Messung die Schallgeschwindigkeiten gegen die Temperatur dargestellt Mit einer Ge radenanpassung l sst sich die Literaturangabe c 331 3 0 6 C m s best tigen 146 CASSY Lab m Schallgeschwindigkeit in Luft mit 2 Mikrofonen auch f r Pocket CASSY geeignet Mit Pocket CASSY an alten Rechnern kann der Stoppimpuls manchmal zu sp t erkannt werden Abhilfe schafft dann eine Verk rzung des Abstands beider Mikro fone oder die Verwendung eines aktuellen Re
13. Weitere Auswertungen Gau kurven anpassen VKA Box Es k nnen wahlweise unabh ngige Gau kurven und Gau kurven gleicher absoluter oder relativer Breite angepasst werden Das Ergebnis der Gau Anpassung ist eine Formel aus mehreren Sum manden der Art A gehe wobei durch die Anpassung die Parameter A u und o bestimmt werden Im einfachsten Fall wird eine einzelne Gau funktion verwendet Um eine Summe aus mehreren Gau funktionen anzupassen m ssen die ungef hren Lagen der einzelnen Gau funktionen vorher markiert werden Jeder Peakschwerpunkt ist Startwert einer Gau kurve bei der Anpassung Es werden dabei nur die Peakschwerpunkte innerhalb des markierten Bereiches ber cksichtigt Zur Fl chenbe rechnung der Gau kurven finden Sie nachfolgend weitere Anmerkungen Weitere Auswertungen quivalenzpunkt bestimmen nur sinnvoll bei Titrationskurven pH gegen Volumen Im markierten Kurvenbereich der Titrationskurve werden der quivalenzpunkt und der pK Wert be stimmt und in die Statuszeile eingetragen Bei starken S uren oder Basen mit pK lt 1 ist es sinnvoll nur den Bereich unmittelbar vor und nach dem Aquivalenzpunkt zu markieren Dadurch kann vermieden werden dass ein unkorrekter pK Wert ausgegeben wird Durch Doppelklick auf den Aquivalenzpunkt kann dieser wieder aus dem Diagramm gel scht werden Weitere Auswertungen Systole und Diastole bestimmen nur sinnvoll bei Blutdruckkurven Im markierten Kurvenbereic
14. e Sensor CASSY pH Elektrode und Chemie Box markieren so dass sie sp ter am gleichen Eingang wieder verwendet werden k nnen nur dann passt die gespeicherte Kalibrierung e F r sp tere Verwendungen die kalibrierten Einstellungen mit F2 unter einem neuen Namen ab speichern Ist an der Motorb rette eine andere Dosierung als das Sollvolumen 20 ml und die Geschwindigkeit 2 0 ml min gew nscht m ssen die Voreinstellungen in CASSY Lab ge ndert werden Dies betrifft die Gr e n Tabellenindex in den Messparametern und den Einstellungen Relais Spannungsquelle und die Formel in den Einstellungen Volumen V Versuchsdurchf hrung e Kalibrierte Einstellungen verwenden oder laden e Titration durch Bet tigen der Taste F9 oder der Schaltfl che 5 starten Aufnahme der Messwerte und Dosierung des Titriermittels von 0 bis 20 ml erfolgen automatisch Auswertung NH3 und NaH2PO4 reagieren nach folgender Gleichung NH3 Na H5POZ NH Na HPO Da Ammoniak nur eine schwache Base ist befinden sich zu Beginn der Reaktion sehr wenige OH lonen in L sung Aus diesem Grund ist die Leitf higkeit anfangs sehr gering und erh ht sich im Laufe der Titration durch die Entstehung der Reaktionsprodukte Nach Erreichen des Aquivalenzpunkts d h vollst ndiger Umsetzung des Ammoniaks erh ht sich die Leitf higkeit nur noch um den Betrag der Natrium und der Dihydrogenphosphat lonen wodurch die Leitf higkeitskurve im Aquivalenzpunkt einen
15. time gt 12 30 hat ab der Uhrzeit 12 30 den Wert 1 vorher den Wert 0 Es muss der Operator gt verwendet werden da exakte Gleichheit nur f r 1 100 s gilt und damit praktisch nicht erreicht wird sec time 11 45 07 and date 18 3 1997 ist nur w hrend der einen Sekunde am 18 3 1997 um 11 45 07 wahr Wert 1 und sonst falsch Wert 0 day date 1 ist jeden Montag wahr Wert 1 und sonst falsch Wert 0 m CASSY Lab 33 Formelbeispiele Einfacher Regler 8A11 lt 25 8 als amp J eingeben ist 1 wenn die Temperatur kleiner als 25 C ist und O sonst z B zur Steuerung einer Heizung Zweipunkt Regler 9A11 lt 25 or dA11 lt 27 and old als amp J eingeben ist 1 wenn die Temperatur kleiner als 25 C ist oder f r den Fall dass der Wert vorher auch schon 1 war sogar bis 27 C und 0 sonst z B zur Zweipunkt Steuerung einer Heizung Der Regler schaltet also unter 25 C ein und ber 27 C wieder aus Rampe 8 ramp t 10 erzeugt eine Rampe von 0 bis 8 mit der Periodendauer 10 s 0 1 Hz Rechteck mit freiem Tastverh ltnis ramp t 10 lt 0 8 erzeugt ein Rechteck mit der Periodendauer 10 s 0 1 Hz 80 der Periodendauer ist das Rechteck 1 und sonst 0 Temperaturkompensation pH 7 pHA1 7 25 273 9B1 273 als amp J eingeben korrigiert den bei 25 C kalibrierten pH Wert pHa1 f r die neue Temperatur B1 Temperaturkompensation Leitf higkeit CA1 1 8B1 25 45 als amp J eingeben korri
16. ACH MNa A Ac7 Nat ACH AH A Ac7 Mit eingesetzten Literaturwerten erh lt man Ao HAc 390 6 S cm mol Dieser Wert wird im Versuchsbeispiel zur Berechnung von a verwendet welches schlie lich zur Er mittlung der Dissoziationskonstante KDiss nach dem Ostwaldschen Verd nnungsgesetz ben tigt wird Eine weitere M glichkeit zur Ermittlung der Grenzleitf higkeit ergibt sich durch Einsetzen von A a 4 Ao in das Ostwaldsche Verd nnungsgesetz Umgeformt ergibt sich die Gleichung Aeg C 1 lisy eq 0 2 Aeq Ao KbDiss 0 Tr gt man 1 Aeq gegen Aeq co auf so erh lt man eine Gerade mit dem Achsenabschnitt 1 Ao und der Steigung 1 KDiss Ao Dabei ist f r Essigs ure Aegq co CA1 Da bereits sehr geringe Me ungenauig keiten gro e Fehler ergeben eignet sich diese Methode jedoch nur f r hoch pr zise Messungen Hier wird die Gleichung benutzt um die Genauigkeit der Messung im schwach konzentrierten Bereich zu berpr fen m CASSY Lab 391 Auftrennung eines Zweikomponentengenmisches in der Rektifikationsapparatur CE2 MaE JAE 21 Beispiel laden Versuchsbeschreibung Die Rektifikationsapparatur gestattet die Trennung organischer Stoffsysteme z B eines Gemisches aus Methanol und Ethanol im Verh ltnis 1 1 und die Ermittlung der theoretischen Trennstufen bei totalem Stoffr ckfluss Bei dem Versuch k nnen 8 Temperaturen gemessen und vom Computer aufgezeichnet werden gleichzeiti
17. Aa Il In il I IM 272 Y Cr Pen N au BE auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Die magnetische Flussdichte oder einfacher das Magnetfeld B ist eine vektorielle Gr e Auf eine Ladung q die sich mit der Geschwindigkeit v im Magnetfeld B bewegt wirkt eine Kraft F die von Gr e und Richtung der Geschwindigkeit und von St rke und Richtung des Magnetfeldes abh ngt Es gilt F q vxB Diese sog Lorentz Kraft F ist ebenfalls eine vektorielle Gr e und steht senkrecht auf der Ebene die durch v und B aufgespannt wird Die Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld kann man auffassen als die Summe der Einzelkr fte auf die bewegten Ladungstr ger die den Strom bilden Auf jeden einzelnen Ladungstr ger q der sich mit der Driftgeschwindigkeit v bewegt wirkt die Lorentzkraft F Bei einem geraden Leiter resultiert daraus die Gesamtkraft F q nAs v xB denn die Anzahl der Ladungstr ger im Leiter ist das Produkt aus Ladungstr gerdichte n Leiterquer schnitt A und der L nge s des im Magnetfeld befindlichen Leiterabschnitts Es ist blich den Vektor s einzuf hren der in Richtung des Leiterabschnitts zeigt Au erdem entspricht das Produkt qnAv der Stromst rke I Damit ist die Kraft eines Magnetfeldes auf einen geraden strom durchflossenen Leiterabschnitt gegeben durch 174 CASSY Lab m F sxB bzw der Betrag der Kraft durch F 1 s B wenn s
18. CASSY Lab Handbuch 524 201 2 CASSY Lab m Copyright Die freigeschaltete Software darf nur vom K ufer und ausschlie lich zum Gebrauch f r den von der Schule oder Institution erteilten Unterricht genutzt werden Das schlie t die Nutzung f r die h usliche Vorbereitung ein Es ist unzul ssig den Freischaltcode an Kollegen anderer Schulen oder Institutionen weiterzugeben Die Firma LD Didactic GmbH beh lt sich gerichtliche Schritte bei Verst en gegen diese Regelung vor CASSY ist eine eingetragene Marke der Firma LD Didactic GmbH Handbuchautoren Dr Michael Hund Dr Karl Heinz Wietzke Dr Timm Hanschke Dr Werner Bietsch Dr Antje Krause Frithjof Kempas Christoph Gr ner Mark Metzbaur Barbara Neumayr Bernd Seithe Grafik Oliver Nie en Stand 12 08 05 m CASSY Lab Inhalt Einleitung Wichtige Informationen nach der Installation von CASSY Lab Eigene Software f r CASSY S CASSY Lab Messung Messung VKA Box Tabellendarstellung ndern Grafische Auswertungen Addition Subtraktion von Spektren VKA Box Gau kurven und Z hlraten Einstellungen Einstellungen CASSY Einstellungen Parameter Formel FFT Einstellungen Darstellung Modellbildung Einstellungen Kommentar Allgemeine Einstellungen Formelschreibweise Formelbeispiele Sensor CASSY Technische Daten Einstellungen Sensoreingang Messgr en Sensoreingang Korrigieren Sensoreingang Einstellungen Relais Spannungsquelle Power CASSY Technis
19. Em Eth Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Timer Box oder Timer S 524 034 oder 524 074 162 CASSY Lab m 1 Temperatur Box 524 045 1 Temperaturf hler NiCr Ni 666 193 oder 1 NiCr Ni Adapter S 524 0673 1 Temperaturf hler NiCr Ni Type K 529 676 1 Gabellichtschranke infrarot 337 46 1 Verbindungskabel 6 polig 1 5 m 501 16 1 W rme quivalent Grundger t 388 00 1 Kalorimeter z B Wasserkalorimeter 388 01 oder Kupferkalorimeter mit Heizung 388 02 oder Aluminiumkalorimeter mit Heizung 388 03 oder Gro es Aluminiumkalorimeter mit Heizung 388 04 1 Tischklemme einfach 301 07 1 Kleiner Stativfu V f rmig 300 02 1 Stativstange 10 cm 300 40 1 Stativstange 25 cm 300 41 1 Muffe mit Klemme 301 11 1 W gest ck mit Haken 5 kg 388 24 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze W rme quivalent Grundger t an einer Tischecke befestigen Tischklemme an der Tischkante im Abstand von ca 40 cm zur Kunststoffhalterung des Grundge r tes befestigen Muffe mit Klemme mit Hilfe des Stativstange 25 cm zur sp teren Fixierung des Temperaturf hlers entsprechend Abbildung einspannen Kalorimeter mit der Bohrung nach oben aufstellen und Wasser in die ffnung einf llen Dichtung in Bohrung einsetzen und mit Verschlussschraube festhalten Gef llten Kalorimeterk rper ins Grundger t einsetzen Dazu Nietzapfen am Boden des Kalorimeters in die Schlitze der Kunststoffhalterung stecken und
20. F r alle untersuchten Reinigungsmittel folgenden Ablauf einhalten e Unter Beachtung eventueller Sicherheitshinweise und der Dosierungsvorschrift auf der Packung des Reinigungsmittels umgerechnet auf das Volumen des Becherglases von 100 ml die zu untersu chende L sung im Becherglas ansetzen Bei unverd nnt anzuwendenden Reinigungsmitteln m g lichst wenig ca 30 ml ins Becherglas f llen e Den Saft der Zitrone zur Messung in der Mulde belassen e pH Elektrode bis einschlie lich zum Diaphragma in die L sung tauchen Anzeige eines stabilen Wertes abwarten e Messwert mit F9 oder der Schaltfl che 5 aufnehmen e Messwertim Diagramm ber die Tastenkombination Alt T und Eintragung des untersuchten Stoffes beschriften e Substanz wegsch tten und das Becherglas gut mit Leitungswasser sp len Auswertung Je nach Einsatzbereich kommen bei Reinigungsmitteln alle pH Bereiche von stark sauer bis stark alkalisch vor Vor allem Kalkl ser und Bad Reiniger weisen relativ niedrige pH Werte auf Das kann bis zu pH Werten gehen die bereits Salzs ure mit einer Konzentration von ca 0 3 mol l entsprechen Dies liegt an der Kalk l senden Reaktion von CaCO3 mit S uren die bei Kalkl sern ausgenutzt wird CaCO 2H30 el CO T 3H 0 Wegen des teilweise stark sauren Charakters dieser Reinigungsmittel steht der Hinweis bei deren Verwendung Schutzhandschuhe zu tragen also vollkommen berechtigt auf der Verpackung Der Umwelt Zitronenre
21. In einer geschlossenen K vette wird mittels Hochspannung durch stille Entladung Ozon hergestellt ber die Messung der Beleuchtungsst rke E mit einem UV C Sensor wird die Absorption von UV C Strahlung durch das in der K vette gebildete Ozon als Funktion der Zeit ermittelt Die Zugabe einer geringen Menge Dichlormethan CH2Cl2 als Ersatz f r FCKW bewirkt eine deutliche Zunahme der Beleuchtungsst rke d h Abnahme der Absorption woraus zu schlie en ist dass das in der K vette befindliche Ozon von Dichlormethan abgebaut wird Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Lux Box 524 051 1 UV C Sensor 666 246 1 UV IR VIS Experimentierkit 666 265 1 Gummigebl se 667 241 1 Dosierspritze 1 ml 665 957 1 Betriebsger t Funkenstrecke 667 818 1 PC mit Windows ab 95 98 NT Ben tigte Chemikalie Dichlormethan z B 250 ml 671 6600 m CASSY Lab 397 Versuchsaufbau siehe Skizze Die Lux Box mit dem UV C Sensor wird an das Sensor CASSY angeschlossen Das UV IR VIS Experimentierkit wird so aufgestellt dass niemand durch UV C Strahlung geblendet werden kann Die Rundk vette aus dem UV IR VIS Experimentierkit wird mit den zwei Haltern unmit telbar vor der Austritts ffnung der UV C Strahlung eingebaut und die Metallkontakte ber zwei Ab greifklemmen und die Experimentierkabel mit dem Betriebsger t f r Funkenstrecke verbunden Dabei muss wegen des starken elektrischen Feldes darauf geachtet werden dass die Exp
22. Kfz Bordcomputer mit Radio Kfz Komfortsystem mit CAN Bus Kfz Untersuchung von CAN Datenbus Signalen Puls Code Modulation Quantisierung Physikalische Grundlagen der Mikrowellentechnik Kennlinien des Gunn Oszillators Zweiplattenleitung TEM und TE Moden Mikrowellenleitung in Hohlleitern Messung der Stehwelligkeit Antennentechnik Antriebstechnik m CASSY Lab 7 Einleitung Dieses Handbuch soll einen berblick ber die M glichkeiten der Software CASSY Lab geben Es ist textidentisch mit den Hilfen die auch im Programm praktisch jederzeit per Mausklick erreichbar sind Die im Programm enthaltenen Hilfen bieten zus tzliche Erleichterungen e Verweise k nnen direkt mit der Maus angesprungen werden e Versuchsbeispiele und Einstellungen werden einfach per Mausklick geladen e Neben einer Indexsuche ist auch eine Volltextsuche m glich Installation Die Installation von CASSY Lab erfolgt entweder e automatisch nach Einlegen der CD ROM oder e manuell durch Start der Datei autorun exe und durch Befolgen der Bildschirmmitteilungen Wichtige Informationen nach der Installation von CASSY Lab Nutzung der Software mit CASSY S Sensor CASSY Power CASSY Profi CASSY CASSY Display Pocket CASSY und Mobile CASSY Beim ersten Start von CASSY Lab sollten Sie Ihren Freischaltcode angeben wie Sie ihn auf Ihrem Lieferschein und Ihrer Rechnung auf einem separaten Blatt unter der Nummer 524 200 finden Dann unterst tzt die Sof
23. berechnen l sst Im Versuch werden die Proportionalit ten zwischen der induzierten Spannung U und der zeitlichen Anderung dl dt des Feldspulenstromes l der Fl che A der Induktionsspulen sowie der Windungszahl N1 der Induktionsspulen best tigt Daf r besonders gut geeignet ist das Power CASSY 524 011 oder das Dreieckstrom Netzger t 521 56 da der zeitliche Verlauf des Ausgangsstromes so gesteuert werden kann dass die Steigung dl dt konstant ist Au erdem stehen drei Induktionsspulen mit jeweils N1 300 Windungen zur Verf gung Spule 1 mit dem Querschnitt A 50 x 50 mm Spule 2 mit A 30 x 50 mm und Spule 3 mit A 20 x 50 mm Au erdem hat Spule 1 zus tzliche Abgriffe bei N1 100 und N1 200 Windungen Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 Power CASSY 524 011 1 CASSY Lab 524 200 1 uV Box 524 040 1 Feldspule d 120 mm 516 244 1 St nder f r Rohre und Spulen 516 249 1 Satz Induktionsspulen 516 241 2 Experimentierkabel 100 cm rot 501 30 2 Experimentierkabel 100 cm blau 501 31 1 PC ab Windows 95 98 NT 186 CASSY Lab m Alternativ ohne Power CASSY N N oo oo Sensor CASSY 524 010 CASSY Lab 524 200 uUV Box 524 040 30 A Box 524 043 Feldspule d 120 mm 516 244 St nder f r Rohre und Spulen 516 249 Satz Induktionsspulen 516 241 Dreieckstrom Netzger t 521 56 Experimentierkabel 50 cm blau 501 26 Experimentierkabel 100 cm rot 501 30 Experimentierkabel 100 cm blau 501 31 PC ab Wi
24. e W hrend der Regelung kann eine St rung aufgepr gt werden z B ein Vorwiderstand zugeschaltet oder F hrungsgr e oder Grundlast ver ndert werden e Zur Optimierung des Reglers k nnen Proportionalbeiwert KP und Integrierbeiwert KI variiert werden dazu in den Einstellungen KP oder KI rechte Maustaste die Werte entsprechend setzen Auswertung An den aufgenommenen Kurven sieht man sch n die G te des Reglers Die schwarze Linie entspricht der F hrungsgr e w Sollwert Die rote Kurve entspricht der die Regelgr e x Messwert und sollte sich nach einer St rung schnell wieder der schwarzen Kurve ann hern Die blaue Kurve gibt die Stell gr e y wieder und entspricht daher der Lampenspannung Empirische Optimierung des PI Helligkeitsreglers Die Werte f r KP und K m ssen negativ gew hlt werden da der Widerstandsmesswert der Sensorbox kleiner wird je gr er die Spannung an der Spannungsauelle S ist e K auf 0 setzen KP in sinnvollen Stufen erh hen z B um 0 1 bis Regelkreis oszilliert e Kp wieder verringern bis die Oszillationen abklingen Dabei entsteht eine bleibende Regelabwei chung e K in sinnvollen Stufen erh hen z B um 10 KP bis wieder Oszillationen einsetzen e KI wieder verringern bis die Oszillationen abklingen Der Regler wird allerdings langsamer je kleiner K wird Im Beispiel wurde KP 0 5 und K 5 s verwendet Automatische Variation der F hrungsgr e Die F hrungsgr
25. e muss entsprechend der Einstellung am MetraHit gew hlt werden Der angegebene Anzeigebereich kann jederzeit ver ndert werden und hat mit dem eigentlichen Messbereich im MetraHit nichts zu tun Wenn der Messbereich im MetraHit umgestellt wird bleibt der Anzeigebereich in der Software erhalten bis er auch dort ver ndert wird Die unterschiedlichen MetraHits messen unterschiedlich viele signifikante Nachkommastellen Um eine identische Anzeige zu erhalten kann die Software eine Nachkommastelle unterdr cken Probleml sungen Werden keine Messwerte angezeigt kann dies unterschiedliche Gr nde haben e Serielle Schnittstelle falsch angegeben e Verbindungskabel falsch Verwenden Sie das ungekreuzte Kabel 1 1 Kabel welches zum Schnittstellenadapter 531 31 geh rt e Messgr e falsch Stellen Sie am Ger t und in der Software die richtige Messgr e ein e LED am Schnittstellenadapter blinkt nicht Aktivieren Sie die Daten bertragung am MetraHit gleichzeitig DATA und ON dr cken 2 Siehe auch Temperaturmessger t Es wird das Temperaturmessger t 666 209 oder 666 454 unterst tzt Alle vier Temperaturen erhalten jeweils ein Anzeigeinstrument welches im Hauptfenster bei den Speed Buttons einsortiert wird Der angegebene Anzeigebereich kann jederzeit ver ndert werden und hat mit dem eigentlichen Messbereich im Temperaturmessger t nichts zu tun Das Temperaturmessger t verf gt ber einen Messwertspeicher der ausgelese
26. e variabel aufstellbar als Tisch Pult oder Demoger t auch im CPS TPS Experimentierrahmen e unterst tzt bis zu 8 Sensor CASSYs entspricht 16 Messkan le e Messung geschieht im Sensor CASSY oder einer dort aufgesteckten Sensorbox Messgr en und bereiche siehe dort e Messwerte einzeln umschaltbar und kalibrierbar Messgr e und Einheit werden bei auf oder umgesteckter Sensorbox automatisch umgeschaltet e mit integrierter Echtzeituhr und Datenlogger Datenspeicher f r bis zu 32 000 Messwerte bleibt beim Ausschalten erhalten und kann so sp ter ber den USB Port ab Windows 98 2000 bzw ber die serielle Schnittstelle von einem Computer ausgelesen werden e Spannungsversorgung 12 V AC DC ber Hohlstecker Sicherheitshinweise e Transport mehrerer kaskadierter CASSY Module nur im Experimentierrahmen oder einzeln die mechanische Stabilit t der Kopplung ohne Experimentierrahmen reicht nur zum Experimentieren und nicht zum Transport aus e Zur Spannungsversorgung der CASSY Module m glichst nur Steckernetzger t 12 V 1 6 A ver wenden Datenlogger Das CASSY Display hat einen integrierten Datenspeicher in dem es Messdaten abspeichern kann Von dort aus k nnen die Daten sp ter von CASSY Lab ausgelesen werden Wenn das CASSY Display am Computer angeschlossen ist wird es in der aktuellen Anordnung der CASSY Module auf der CASSY Seite der Einstellungen dargestellt Das Auslesen der Daten geschieht dann einfach ber Anklic
27. 0 1 ausgewertet und mit der angegebenen Frequenz f Amplitude A und Offset O ausgegeben Zur Formeleingabe gelten die auch sonst blichen Regeln Au erdem erlaubt die Funktion synth a b c die Definition einer harmoni schen Zusammensetzung nach a sin 360 x b sin 2 360 x c sin 3 360 x Das Signal wird auch wieder mit der angegebenen Frequenz f Amplitude A und Offset O ausgegeben siehe auch das Bei spiel zur Tonsynthese Das Feld zur Formeleingabe ist relativ klein F r die Eingabe l ngerer Formeln kann auch ein blicher Texteditor verwendet werden und dann die Formel ber Kopieren und Einf gen in das Eingabefeld rechte Maustaste bertragen werden Die Spannung UX kann als Momentanwert dargestellt ber viele Messwerte gemittelt oder ihr Effek tivwert bestimmt werden Normalerweise reicht eine ungemittelte Darstellung der Momentanwerte aus Wenn Profi CASSY kontinuierlich aktiv ist und nicht nur w hrend einer Messung dann k nnen auch gemittelte Werte oder Effektivwerte erzeugt automatisch den entsprechenden Kanal f r den Phasenwinkel zwischen Ausgang X und Eingang A angezeigt werden Wenn das Zeitintervall kleiner als 10 ms ist weicht in den letzten beiden F llen die Messwertaufnahme in die Tabelle und in das Diagramm von den Anzeigeinstrumenten ab Dadurch ist es gleichzeitig m glich Kurvenformen und Effektivwerte darzustellen Tipp Anstelle von festen Zahlenwerten lassen sich auch bereits definierte Kan
28. Autoprint ohne Stillstand statt Manuell nach Stillstand Mettler kontinuierliche Daten bertragung S Cont Alle gesendeten Massewerte werden angezeigt Problembehebung Masse der Marmorst cke in Berechnung des Massenanteils eintragen Dazu in den Einstellungen w den Beispielwert 4 96 durch den aktuell angezeigten Wert ersetzen Messung mit F9 starten Sofort die Reaktion einleiten indem die Marmorst ckchen durch Kippen des Uhrglases in das Be cherglas gegeben werden Das Uhrglas schr ggestellt auf dem Becherglas belassen Reaktion bis zur v lligen Aufl sung des Marmors aufnehmen und verfolgen Messung mit F9 stoppen Auswertung Die st renden Gewichtsschwankungen die durch das Hineinkippen des Marmors hervorgerufen wurden k nnen korrigiert werden indem die Ausrei er in der Tabelle mit der Maus angeklickt und auf den Anfangswert im Beispiel 4 96 g gesetzt werden Aus den Kurvenverl ufen der Masse m in g bzw des Massenanteil w in ist zun chst eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit zu erkennen die dann immer mehr exponentiell abnimmt weil die Kon zentration der Reaktanden bzw die Anzahl der reagierenden Molek le bzw lonen geringer wird Aus dem Massen Endwert der sich am besten der Tabelle entnehmen l sst kann der Anteil des bei der Reaktion entwichenen CO2 im Marmor CaCO3 ermittelt werden CaCO3 2 HCI CaCl2 CO2 H2O Der experimentell bestimmte Anteil des CO2 nach der Be
29. Diagramm dargestellt werden Dabei wird der Unterschied zwischen Durchschnittsgeschwindigkeit und Momen tangeschwindigkeit deutlich Ben tigte Ger te Paar Kabel 100 cm rot und blau 501 46 PC ab Windows 95 98 NT 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Timer Box oder Timer S 524 034 oder 524 074 1 Fahrbahn 337 130 1 Fahrbahnwagen 337 110 1 Teller f r Schlitzgewichte 315 410 4 Schlitzgewichte 315 418 1 Haltemagnet 683 41 1 Kombi Lichtschranke 337 462 1 Halter f r Kombi Speichenrad 337 463 1 Kombi Speichenrad 337 464 1 Angelschnur 309 48 1 Verbindungskabel 6 polig 501 16 4 4 m CASSY Lab 95 Versuchsaufbau siehe Skizze Die Lichtschranke wird so an der Fahrbahn montiert dass sie von der Unterbrecherfahne des Fahr bahnwagens unterbrochen wird Die Lichtschranke wird an den Eingang E der Timer Box auf Eingang A des Sensor CASSYs angeschlossen Der Haltemagnet wird vom Spannungsausgang S des Sen sor CASSYs versorgt Dieser wird gleichzeitig mit dem Start der Zeitmessung vom Sensor CASSY abgeschaltet Um gute Messergebnisse zu erzielen muss ein Reibungsausgleich durch geringf giges Neigen der Fahrbahn erfolgen Wagen mit konstanter Masse ber das Speichenrad beschleunigen Haltemagnetspannung so ein stellen dass der Wagen gerade noch gehalten wird Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden Evtl maximale Messzeit im Messparameter Fenster anpassen aktuell 2 s Wagen vom Haltemagneten festhalten lasse
30. LC R QRLC t L Die Konstanten R L und C entsprechen dem verwendeten Widerstand der Spule und dem Konden sator F r die Ausgangsspannung des Filters gilt abh ngig von der Ordnung URC t QrRC t C bzw URLC t QRLC t C 214 CASSY Lab m Ben tigte Ger te STE Kondensator 4 7 uF 5 57816 Paar Kabel 50 cm rot und blau 501 45 PC ab Windows 95 98 NT 1 Sensor CASSY 524 010 1 Power CASSY 524 011 1 CASSY Lab 524 200 1 Rastersteckplatte DIN A4 576 74 1 STE Widerstand 20 Q 57723 1 STE Widerstand 47 Q 577 28 1 STE Widerstand 100 Q 577 32 1 STE Spule 500 Windungen 590 83 4 2 4 empfehlenswert 1 Hochtonlautsprecher 587 07 1 Sockel 300 11 1 Eisenkern gebl ttert aus 593 21 1 Paar Kabel 50 cm rot und blau 501 45 Versuchsaufbau siehe Skizze Das Tiefpass Filter erster oder zweiter Ordnung wird entsprechend der Skizze an das Power CASSY und das Sensor CASSY angeschlossen Zur Erh hung der Spuleninduktivit t L kann ein gebl tterter Eisenkern verwendet werden Zum besseren Verst ndnis der Messung des Amplitudengangs ist der Anschluss des Hochtonlautsprechers am Ausgang des Power CASSYs empfehlenswert Versuchsdurchf hrung a Sprungantwort 21 Einstellungen laden e RC Filter 1 Ordnung bzw RLC Filter 2 Ordnung realisieren e Messung mit F9 starten e Messung bei Bedarf mit ver nderter Frequenz f Zeiger im Anzeigeinstrument verschieben oder Ordnung wiederholen Amplitudengang Einstellungen laden
31. bei einem flie enden Strom ermittelt also durch Rx U l Das setzt aber voraus dass man die Innen widerst nde der Messger te vernachl ssigen kann was auch meistens der Fall ist Bei Verwendung der Messbr cke spielt der Innenwiderstand des Stromst rkemessger ts aber keine Rolle mehr da gar kein Strom flie t Wenn die drei anderen Widerst nde sehr genau bekannt sind bietet sich also eine pr zise M glichkeit zur Bestimmung des vierten Widerstands 88 CASSY Lab m Der Einfluss des Abstandes zwischen Strahlenquelle und Z hlrohr auf die Z hlrate Aufgabe Die Abstand d zwischen Strahlenquelle und Z hlrohr schrittweise vergr ern und jedes Mal die Z hlrate R messen Ben tigte Ger te 1 Pocket CASSY 524 006 1 CASSY Lab 524 200 1 GM Z hlrohr S 524 0331 1 RAD Experimentierplatte 309 00 372 1 Satz 2 Halter f r Z hlrohr und Pr parat 308 01 356 1 Ra226 Pr parat 3 3 kBq 559 430 1 PC ab Windows 98 2000 Versuchsaufbau siehe Skizze e Sicherheitshinweise beim Umgang mit dem radioaktiven Pr parat ber cksichtigen d h insbeson dere Pr parat nur f r die Dauer der Versuchsdurchf hrung aus dem Schutzbeh lter nehmen die Strahlaustritts ffnung nicht in die N he der Augen bringen und nicht ber hren e Z hlrohr und Ra226 Pr parat so auf der RAD Experimentierplatte befestigen dass sie sich in einem Abstand von 2 cm gegen berstehen e Schutzkappe vom Z hlrohr entfernen Hinweis Das Eintrittsfenster auf
32. dieser auch die Laufzeitt direkt ausgeben kann Es wird Wasser und Plexiglas der Dicke d in den Strahlengang gebracht und die dadurch erzielte Laufzeiterh hung At gemessen Mit der aus dem vo rangegangenen Versuch ermittelten Lichtgeschwindigkeit c in Luft kann so die Lichtgeschwindigkeit cM in Materie bestimmt werden CM 2d 2d c At 1 1 c At 2d Schlie lich wird auch der Brechungsindex n aus n C cM c 1 c At 2d 1 c 2d At ermittelt Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Laser Bewegungssensor S 524 073 1 Endpuffer aus 337116 1 Spiegelglaskasten 50 mm x 50 mm x 50 mm 477 03 1 Kunstglask rper 476 34 1 PC ab Windows 95 98 NT 244 CASSY Lab m Versuchsaufbau siehe Skizze Laser S mit der breiten Seite nach unten flach auf den Tisch legen und mit dem Eingang A des CASSYs verbinden Den Endpuffer mit einem St ck der zum Laser S geh renden retroreflektierenden Folie bekleben und in etwa 50 cm Abstand vor dem Laser so aufstellen dass der Laserpunkt mittig und rechtwinklig auf die Folie trifft Vor der Messung Laser S etwa 5 Minuten aufw rmen lassen damit die Nullpunktverschiebung m g lichst klein wird Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Leeren und trockenen Spiegelglaskasten mittig so in den Strahlengang bringen dass die sichtbaren Laserreflexe der Glasoberfl che gerade nicht mehr zur ck zum Laser reflektiert werden Kasten etwa um 3 verdrehen Der Laser sieh
33. e Messung f r andere ltr pfchen wiederholen Auswertung Zur Auswertung besteht die M glichkeit in der gemessenen H ufigkeitsverteilung Mittelwerte einzu zeichnen und die Beziehung q n e mit e 1 6022 10 19 C zu best tigen Hinweise Werden ltr pfchen mit geringer Ladung ausgesucht wird die Statistik schneller aussagekr ftig l tr pfchen geringer Ladung erkennt man daran dass sie klein sind und sich im elektrischen Feld relativ langsam bewegen Bleibt im Unterricht zu wenig Zeit um etwa 20 30 ltr pfchen zu verfolgen dann kann vor der Messung das Beispiel mit den Beispielmesswerten anstelle der nackten Einstellungen geladen werden Die neu gemessenen Werte erscheinen im Histogramm dann als rote Balken und best tigen so mit der blichen statistischen Ungewissheit die schwarze Beispielmessung Zur Messung der negativen Ladungen q m ssen die Anschl sse sowohl am Plattenkondensator als auch am CASSY Eingang B vertauscht werden Weicht der rtliche Luftdruck stark von 1013 hPa ab dann sollte der Luftdruck in der Formel zum Korrekturparameter A entsprechend ge ndert werden Dann stimmen allerdings eventuell angezeigte Beispielwerte nicht mehr 248 CASSY Lab m Compton Effekt an R ntgenstrahlung ArI ir 4 ll 554 81 R NTGENGER T X RAY APPARATUS auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Sicherheitshinweise Das R ntgenger t erf llt die Vorschriften ber die Bauart einer Sc
34. e pH Elektrode mit destilliertem Wasser absp len in die Pufferl sung pH 4 00 eintauchen und kurz bewegen e Als zweiten Sollwert 4 00 eintragen und nach Erreichen eines stabilen Messwertes die Schaltfl che Faktor korrigieren bet tigen e F r sp tere Verwendungen die kalibrierten Einstellungen mit F2 unter einem neuen Namen ab speichern e Sensor CASSY pH Elektrode und Chemie bzw pH Box markieren so dass sie sp ter am gleichen Eingang wieder verwendet werden k nnen nur dann passt die gespeicherte Kalibrierung e oe EE Versuchsdurchf hrung e Kalibrierte Einstellungen verwenden oder laden In der Reihenfolge g Leitungswasser Mineralw sser Limonaden Cola Fruchts fte Zitrone Tees Kaffee Milch Essig Ol folgenden Ablauf einhalten e Fl ssigkeit in das Becherglas f llen den Saft der Zitrone zur Messung in der Mulde belassen e pH Elektrode bis einschlie lich zum Diaphragma eintauchen Anzeige eines stabilen Wertes ab warten ab e Messwert mit F9 oder der Schaltfl che 5 aufnehmen e Messwert im Diagramm ber die Tastenkombination Alt T und Eintragung des untersuchten Stoffes beschriften e Substanz wegsch tten nicht trinken und das Becherglas gut sp len Auswertung Fast alle untersuchten Fl ssigkeiten haben einen pH Wert unter 8 liegen also im sauren bis neutralen Bereich Getr nke wie Fruchts fte Fr chtetees und Limonaden weisen mit einem pH Wert zwischen 2 5 und 4 bereits sehr deutlic
35. ein trigonometrisches Polynom S2 bzw S3 von wenigen Termen angen hert werden kann m CASSY Lab 155 Fourier Analyse von Signalen eines Funktionsgenerators auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Rechteck E Beispiel laden Dreieck E Beispiel laden S gezahn Versuchsbeschreibung Die Frequenzanalyse ist eine gebr uchliche Arbeitsmethode f r eine Vielzahl von Anwendungen bei denen zeitlich ver nderliche Signale oder Messwerte auftreten So ist beispielsweise in der Akustik die genaue Kenntnis der Obert ne eines Klangs f r die k nstliche Erzeugung von Kl ngen oder Sprache wichtig In der Messtechnik wird die Fourier Analyse beispielsweise zur berpr fung der elektromag netischen Vertr glichkeit EMV von elektronischen Ger ten eingesetzt In diesem Versuch soll als Einstieg in das Thema der Fourier Transformation die Fourier Transformierte von einfachen periodischen Signalformen untersucht werden Dazu werden elektrische Ana log Signale eines Funktionsgenerators eingelesen und die Fourier Transformierte des nun digital vorliegenden Signals berechnet Aus dem Frequenzspektrum werden die Amplituden der verschiede nen Harmonischen bestimmt Fourier Analyse und mit den theoretisch berechneten verglichen Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Funktionsgenerator P 522 56 1 Paar Kabel 50 cm rot und blau 501 45 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Das varia
36. lzernen Resonanzk rper des Monochords und der Saite positioniert und mittels des 6 poligen Verbindungskabels ber die Timer Box an den Eingang A des Sensor CASSYs angeschlossen m CASSY Lab 143 Experimentierhinweise Eine eindeutige Bestimmung der Schwingungsdauer T erh lt man wenn man die Durchg nge der Saite durch die Ruhelage bestimmt Dazu muss die Saite so positioniert werden dass die seitlich an der Gabellichtschranke angebrachte rote Leuchtdiode im Ruhezustand der Saite nicht leuchtet Die Ga bellichtschranke hat zwei kleine Offnungen f r den Infrarotstrahl Die besten Ergebnisse werden erzielt wenn die Saite direkt ber der kleineren der beiden ffnungen positioniert wird eventuell Lichtschranke umdrehen Die Saite wird zum Schwingen angeregt in dem man sie mit dem Finger m glichst parallel zur Ober fl che des Resonanzk rpers anzupft Die Messung der Spannkraft F erfolgt manuell mit dem Pr zisionskraftmesser Dazu ist der Haken durch den des Pr zisionskraftmesser zu ersetzen Die Spannung der Saite kann beim Monochord ber eine Winde variiert werden Beim ersten Versuch werden die besten Resultate erzielt wenn zun chst eine Saitenspannung von 100 N einstellt und dann die Messung von gro er zu kleiner Saitenspannung durchf hrt wird Bei der Messung mit ver nderlicher Saitenl nge L geschieht die Variation der Saitenl nge durch die Verschiebung des Steges Beim Anzupfen der Saite mit der anderen Hand den nicht s
37. m a Spektroskopie an radioaktiven Proben Am 241 auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Sicherheitshinweis Beim Umgang mit radioaktiven Pr paraten sind l nderspezifische Auflagen zu beachten in der Bun desrepublik Deutschland z B die Strahlenschutzverordnung StrIlSchV Die im Versuch verwandten radioaktiven Stoffe sind nach StrlSchV f r den Unterricht an Schulen bauartzugelassen Da sie ioni sierende Strahlung erzeugen m ssen beim Umgang dennoch folgende Sicherheitsregeln befolgt werden Pr parate vor dem Zugriff Unbefugter sch tzen Vor Benutzung Pr parate auf Unversehrtheit berpr fen Zur Abschirmung Pr parate im Schutzbeh lter aufbewahren Zur Gew hrleistung einer m glichst kurzen Expositionszeit und einer m glichst geringen Ak tivit t Pr parate nur zur Durchf hrung des Experiments aus dem Schutzbeh lter nehmen e Zur Sicherstellung eines m glichst gro en Abstandes Pr parate nur am oberen Ende des Me tallhalters anfassen Versuchsbeschreibung Es wird das a Spektrum des Am 241 Pr parates aufgenommen und eine Energiekalibrierung anhand bekannter Linien durchgef hrt m CASSY Lab 257 Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 VKA Box 524 058 1 Am 241 Pr parat 559 82 1 Streukammer nach Rutherford 559 56 1 Diskriminator Vorverst rker 559 93 1 Verbindungskabel 6polig 1 5 m 501 16 1 HF Kabel 1m 501 02 1 HF Kabel 0 25 m 501 01 1 Drehschieber Vakuump
38. nach rechts x 75 mm schieben Zahlenwert der angezeigten Spannung UB1 mit der Maus in Anzeigeinstrument Spannung U75 ziehen Drag amp Drop rechter Kalibrierpunkt f r Positionsmessung Messschieber des Messschlittens 737 071 nach links x 25 mm schieben Zahlenwert der angezeigten Spannung UB1 mit der Maus in Anzeigeinstrument Spannung U25 ziehen Drag amp Drop linker Kalibrierpunkt f r Positionsmessung Messschieber nach links x 0 mm schieben Messung mit F9 starten Messschieber langsam nach rechts bewegen 440 CASSY Lab m e Evtl Verst rkung v dB und oder ZERO nachstellen bis gew nschtes Messsignal vorliegt Die Ein stellungen f r die weiteren Versuche unver ndert halten e Nach Aufnahme des Feldverlaufs Messung mit F9 wieder stoppen Auswertung Wellenl nge Mit der freien Anpassung und der Formel f r den Verlauf der elektrischen Feldst rke E A sqr cos 360 B x D 2 1 C 2 sin 360 B x D 2 oder in technischer Notation n PIE eo EB en mit A Amplitude der elektrischen Feldst rke g Hohlleiterwellenl nge SWR Stehwelligkeit Q Phasenverschiebung lassen sich die Wellenl nge Ag B auf der Zweiplattenleitung sowie die Stehwelligkeit SWR C direkt aus den Messergebnissen berechnen siehe auch Versuch Messung der Stehwelligkeit Die Anfangswerte speziell f r die Wellenl nge Ag B und Stehwelligkeit SWR C m ssen sinnvoll ge w hlt sein weil sonst die freie Anpassung kein Ergebnis o
39. parat und der Detektor werden in der Rutherford Streukammer platziert Der Detektor wird ber das kurze HF Kabel mit dem Diskriminator Vorverst rker verbunden Der Diskriminator Vorverst rker wird mit der VKA Box verbunden Die Pumpe und das Vakuummeter werden an die Ruther ford Streukammer angeschlossen Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Nach Einbau von Pr parat und Detektor Rutherford Streukammer vorsichtig evakuieren e Nach Erreichen des Vakuums Spektrum aufnehmen F9 dabei die Verst rkung so variieren dass die Linie des Am 241 ungef hr in der Mitte des Spektrums erscheint e Energie kalibrieren siehe Hinweis e Dosierventil ffnen bis der Druck in der Vakuumkammer ca 300 mbar betr gt Neues Spektrum aufnehmen e Druck in der Vakuumkammer erh hen und zun chst in Schritten von etwa 100 mbar ab 800 mbar in kleineren Schritten jeweils ein Spektrum aufnehmen F9 Auswertung Aus den einzelnen Spektren wird die Energie der Linie bestimmt Der Luftdruck wird in die effektive Luftstrecke bei Normaldruck umgerechnet Aus der Darstellung der Energie ber der effektiven Luft strecke wird die Reichweite der o Strahlung abgelesen Hinweise Eine direkte Messung der Reichweite in Luft ohne die Streukammer zu verwenden ist nat rlich auch m glich Durch Variation des Abstands kann die Reichweite bestimmt werden Der Aufbau erfordert aber etwas Improvisation bei der Befestigung des Pr parates Der Detektor
40. r den der Mittelwert berechnet werden soll Der Mittelwert wird zusammen mit seinem sta tistischen Fehler in der Statuszeile eingetragen Eine eventuell dort platzierte Koordinatenanzeige wird dabei ausgeschaltet Der aktuelle Mittelwert kann auch als Text in das Diagramm geschrieben werden Durch Doppelklick auf eine Mittelwertlinie kann diese wieder aus dem Diagramm gel scht werden 20 CASSY Lab m Anpassung durchf hren Es stehen acht verschiedene Anpassungen zur Verf gung Ausgleichsgerade y Ax B Ursprungsgerade y Ax Parabel y Ax2 Bx C Normalparabel y Ax Hyperbel 1 x y A x B Hyperbel 1 x y A x B Exponentialfunktion y A exp x B Einh llende einer Schwingung y A exp x B C D mpfung bei Luftreibung Freie Anpassung y f x A B C D Nach Wahl der Anpassung muss noch mit der linken Maustaste der Kurvenbereich gew hlt werden in dem die Anpassung ausgef hrt werden soll Bei der freien Anpassung m ssen vor der Bereichsmarkierung die Funktion f x A B C D sinnvolle Startwerte und die maximal erlaubte Ausf hrungszeit angegeben werden F r die Funktionseingabe gelten die blichen Regeln Die Startwerte sollten m glichst realistisch gew hlt werden damit die Anpassung eine gute Chance auf Erfolg hat Falls eine Anpassung fehlschl gt kann sie mit ver nderten Startwerten und oder l ngeren Ausf hrungszeiten wiederholt werden Au erdem k nnen einzelne Parameter A B C oder D w hrend der Anpassung konstant geha
41. r die Auswertung interessierenden Bereich der Erstarrungs und der Differenzkurve mit der linken Maustaste aus um diesen Bereich vergr ert dar zustellen Nun bet tigt man im Diagramm die rechte Maustaste w hlt Mittelwert einzeichnen und markiert mit der Maus auf der Differenzkurve ATA1 die Messwerte die zum Maximum des Erstar rungsbereichs von A12 geh ren W hrend des Markierungsvorgangs kann die Position des Maus zeigers in der Statuszeile berpr ft werden Der Mittelwert f r ATA1 wird in einer waagerechten Linie im Diagramm angegeben der dazu geh rige Zahlenwert steht in der Statuszeile und kann ber Alt T als Text in das Diagramm eingef gt werden Aus der so ermittelten Gefrierpunktserniedrigung kann nach der Gleichung M Km AT Ma die Molmasse der untersuchten Substanz berechnet werden Mit den Werten des Versuchsbeispiels m1 0 63 g m2 11 56 g AT ATA1 1 59 K Kk 1853 K g mol erh lt man f r Ethylenglykol M1 63 51 g mol Bei einem Literaturwert von 62 07 g mol entspricht dies einem Fehler von 2 3 Weitere Versuchsm glichkeiten Mit der gleichen Versuchsanordnung lassen sich Erstarrungskurven vieler Substanzen aufzeichnen Aus den Erstarrungskurven von gel sten Salzen S uren und Basen l sst sich bei bekannter Zusam mensetzung der Dissoziationsgrad bei einer bestimmten Konzentration ermitteln Dazu misst man die Gefrierpunktserniedrigung einer bestimmten Stoffmenge des Salzes und ermittelt daraus di
42. rettenhalter 666 559 2 Kreuzmuffen 666 543 2 Kleinklemmen 666 551 1 PC ab Windows 95 98 NT Ben tigte Chemikalien Essigs ure c 0 1 mol l z B 500 ml 671 9560 Natronlauge c 0 1 mol l z B 500 ml 673 8410 dest Wasser Pufferl sung pH 4 00 z B 250 ml 674 4640 Pufferl sung pH 7 00 z B 250 ml 674 4670 Versuchsaufbau siehe Skizze Die Chemie Box mit Leitf higkeitssensor und pH Elektrode wird in den Eingang A des am PC ange schlossenen Sensor CASSY eingesteckt Aus dem vorhandenen Stativmaterial sowie Magnetr hrer Becherglas und B rette wird eine Titrie rapparatur aufgebaut Im Becherglas werden ca 120 ml destilliertes Wasser und mit Hilfe der Pipette genau 10 ml Essigs ure vorgelegt die B rette wird ber den Trichter bis zur Nullmarkierung mit Natronlauge bef llt Um die Leitf higkeitsmessung nicht durch das Einbringen von Referenzelektrolyt aus der pH Elektrode zu verf lschen muss diese vor Inbetriebnahme gut mit destilliertem Wasser abgesp lt werden Au Berdem sollte zum Druckausgleich die obere ffnung der Elektrode frei gelegt werden Beim Einbau muss beachtet werden dass das Messdiaphragma der pH Elektrode einerseits vollst ndig in die Fl s sigkeit eintaucht andererseits die Glasmembran aber nicht vom rotierenden R hrst bchen besch digt werden kann Der Leitf higkeitssensor ben tigt f r genaue Messungen wegen seines Streufelds eine Mindestein tauchtiefe von 2cm und mindestens 1 cm Abstand
43. rke einer m ig starken bis schwachen S ure den pKa Wert ermittelt man aus ihrer Titrationskurve mit einer starken Base Nimmt man f r die S ure die Dissoziationsgleichung HA H50 H30 A an so gilt f r den Halb quivalenzpunkt an dem die H lfte der S ure mit der Base umgesetzt ist A7 HA Aus der Gleichgewichtsgleichung x _ orla HA ergibt sich hier also pKa pH Nach der Bestimmung von quivalenzpunkt und Halb quivalenzpunkt der Titration kann somit leicht der pKa Wert abgelesen werden Ben tigte Ger te mit Chemie Box oder pH Adapter S 304 CASSY Lab m Sensor CASSY 524 010 CASSY Lab 524 200 Chemie Box oder pH Adapter S 524 067 2 pH Elektrode mit BNC Stecker 667 4172 Magnetr hrer 666 845 Becherglas 250 ml niedrige Form 664 103 Stativstab 450 mm Gewinde M10 666 523 Messpipette 10 ml 665 997 Pipettierball 666 003 B rette 25 ml 665 845 B rettentrichter 665 816 Einfach B rettenhalter 666 559 Kreuzmuffe 666 543 Kleinklemme 666 551 PC ab Windows 95 98 NT Ben tigte Ger te alternativ mit pH Box Sensor CASSY 524 010 CASSY Lab 524 200 pH Box 524 035 pH Einstabmesskette 667 424 Magnetr hrer 666 845 Becherglas 250 ml niedrige Form 664 103 Stativstab 450 mm Gewinde M10 666 523 Messpipette 10 ml 665 997 Pipettierball 666 003 B rette 25 ml 665 845 B rettentrichter 665 816 Einfach B rettenhalter 666 559 Kreuzmuffe 666 543 Kleinklemme 666 551 PC ab Windows 95
44. siehe Anmerkung zur Gewichtskraft Die Konstanten D und m entsprechen der Federkonstanten und der schwingenden Masse Weil Wasser bewegt wird und auch ein Teil der Feder schwingt ist die schwingende Masse gr er als die Masse des Pendelk rpers m CASSY Lab 133 Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Laser Bewegungssensor S 524 073 1 Stativstab mit Gewinde 309 00 335 1 Paar Schraubenfedern 352 15 1 Hohlzylinder f r Fl ssigkeitsreibung 342 11 1 Becher 3000 ml 664 134 1 Stativstange 1m 300 44 1 Stativstange 25 cm 300 41 2 Leybold Muffen 301 01 1 Gro er Stativfu V f rmig 300 01 1 PC ab Windows 95 98 NT Alternative Statt des Laser Bewegungssensors S kann auch der Kraftsensor S 50 N 524 042 zur Wegmessung verwendet werden Aus der gemessenen Kraft FA1 und der Federkonstanten D kann dann durch eine Formel die Auslenkung sA1 FA1 D berechnet werden Versuchsaufbau siehe Skizze Das Federpendel mit der gro en Feder 3 5 mm aufbauen Zur Wegmessung an der untersten Federwindung ein St ck retroreflektierende Folie so anbringen dass der Laserspot des Bewegungs sensors w hrend der gesamten Schwingung auf die Folie trifft wenn notwendig Folie au erhalb der Feder anbringen Die spezielle Feder erm glicht durch die Umkehrung ihres Schraubensinns in der Mitte eine freie stabile Auf und Abw rtsschwingung weil keine Drehschwingung angeregt wird Der Hohlzylinder sollte sich in der Gleichg
45. sst sich nach Anklicken der ent sprechenden Achse mit der rechten Maustaste erreichen 208 CASSY Lab m Erzwungene Schwingungen mit Modellbildung E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Einem elektrischen RLC Serienschwingkreis wird eine Sinusschwingung der Frequenz f mit konstanter Amplitude aufgepr gt Dabei stellt sich nach einer kurzen Einschwingzeit im Schwingkreis ebenfalls eine Schwingung der Frequenz f ein Als Erg nzung zum vorangegangenen Versuch wird hier der gemessene Stromverlauf mit dem Stromverlauf I t verglichen der sich aus der Energieerhaltung ergibt Die von au en zugef hrte Leis tung U t I t muss der Summe der Leistungen des Kondensators d 1 2 C Uc t dt der Spule d 1 2 L I t dt und des Widerstands R I t entsprechen also Ult I t Ult Q ft d 1 2 Q t C dt A 1 2 L Kt 2 dt R I t Q t C Q t L Q t Q t R Q t 2 und nach Q t umgeformt Q t It U t L Q t LC R Q t L Die Konstanten R L und C entsprechen dem verwendeten Widerstand der Spule und dem Konden sator Ben tigte Ger te Paar Kabel 50 cm rot und blau 501 45 PC ab Windows 95 98 NT 1 Power CASSY 524 011 1 CASSY Lab 524 200 1 Rastersteckplatte DIN A4 576 74 1 STE Spule 500 Windungen 590 83 1 STE Kondensator 4 7 uF 5 57816 2 STE Widerst nde 1 Q 57719 1 STE Widerstand 5 1 Q 577 21 1 STE Widerstand 10 Q 57720 1 STE Widerstand 20 Q 57723 1 STE Widerstand 47 Q 57
46. u eres elektrisches Feld die Elektronen bzw L cher aus der Grenzschicht zieht Diese Richtung des elektrischen Feldes wird als Sperrrichtung bezeichnet Bei umgekehrtem elektrischen Feld werden Elektronen bzw L cher in die Grenzschicht getrieben und erleichtern den Stromdurchgang durch die Diode Im Versuch werden Strom Spannungs Kennlinien verschiedener Dioden Si Ge und Leuchtdioden aufgezeichnet und miteinander verglichen m CASSY Lab 221 Ben tigte Ger te N a oo oo oo Sensor CASSY 524 010 CASSY Lab 524 200 Rastersteckplatte DIN A4 576 74 STE Widerstand 100 Q 577 32 STE Si Diode 1N4007 578 51 STE Ge Diode AA118 578 50 STE Leuchtdiode gr n 57857 STE Leuchtdiode gelb 578 47 STE Leuchtdiode rot 578 48 STE Leuchtdiode infrarot 578 49 Experimentierkabel 50 cm blau 500 422 Paar Kabel 50 cm rot und blau 501 45 PC ab Windows 95 98 NT Alternativ mit Power CASSY N e oo oo Sensor CASSY 524 010 Power CASSY 524 011 CASSY Lab 524 200 Rastersteckplatte DIN A4 576 74 STE Widerstand 100 Q 577 32 STE Si Diode 1N4007 578 51 STE Ge Diode AA118 578 50 STE Leuchtdiode gr n 578 57 STE Leuchtdiode gelb 578 47 STE Leuchtdiode rot 578 48 STE Leuchtdiode infrarot 578 49 Paar Kabel 50 cm rot und blau 501 45 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Der Stromkreis wird gem Skizze an die Eing nge A Strom und B Spannung ber der Diode des Sensor CASSYs angeschlossen Die Diode wird v
47. 1 CASSY Lab 524 200 1 Chemie Box oder NiCr Ni Adapter S 524 067 3 1 Temperaturf hler NiCr Ni Typ K 529 676 1 Dewar Gef 0 5 I 667 320 8 Uhrgl ser 8 cm 664 154 1 Laborwaage 1 PC mit Windows ab 95 98 NT m CASSY Lab 371 Ben tigte Substanzen Natriumchlorid z B 250 g 673 5700 Eis ca 200 g destilliertes Wasser Versuchsvorbereitung e Die Chemie Box mit dem an T1 angeschlossenen Temperaturf hler auf den Eingang A des Sen sor CASSY stecken e Auf die Uhrgl ser jeweils 10 g Natriumchlorid einwiegen e Das Eis m glichst fein zerkleinern damit es sich gut mit dem Kochsalz mischen l sst Kalibrierung Um ausreichende Genauigkeit zu gew hrleisten muss vor der ersten Messung und sp ter in gr eren Zeitabst nden eine Kalibrierung der Temperaturf hler erfolgen 21 Einstellungen laden e Temperaturf hler in Eiswasser Gemisch aus Eis und wenig Wasser tauchen mit den Tempera turf hlern umr hren und warten bis sich in den Anzeigeinstrumenten auf 0 1 C stabile Messwerte einstellen e In den Einstellungen A11 unter Korrigieren in der ersten Zeile als Sollwert 0 eintragen und die Schaltfl che Offset korrigieren bet tigen e Einstellungen mit F2 unter einem neuen Namen abspeichern e Sensor CASSY Chemie Box und Temperaturf hler kennzeichnen so dass sie beim n chsten Versuch in derselben Kombination wieder verwendet werden k nnen nur dann passt die gespei cherte Kalibrierung Versuchs
48. 16 4 4 Versuchsaufbau siehe Skizze Die g Leiter wird so ber die Lichtschranke gehalten dass sie beim Fall mit ihren Sprossen die Licht schranke unterbricht Die Lichtschranke wird ber den Eingang E der Timer Box am Sensor CASSY angeschlossen 110 CASSY Lab m Versuchsdurchf hrung a Einstellungen laden Messung mit F9 starten Leiter so durch die Lichtschranke fallen lassen dass alle 21 Sprossen die Lichtschranke passieren Messung stoppt automatisch 0 2 s nach Erkennen der ersten Sprosse oder nach 21 Sprossen Eine Fehlmessung kann durch Letzte Messreihe l schen rechte Maustaste auf Tabelle wieder aus der Tabelle entfernt werden Messung kann f r andere Massen oder Fallh hen wiederholt werden Dazu wieder mit F9 starten Modellbildung Im vorliegenden Beispiel wurden die beiden Anfangsbedingungen s t 0 0 und v t 0 vo sowie die Beschleunigung g 9 81 m s gew hlt wobei g und vo durch Ziehen am Zeiger des entsprechenden Anzeigeinstruments oder durch Linksklick oder nach Rechtsklick so ver ndert werden k nnen dass das Modell mit der Messung berein stimmt o CASSY Lab 111 Drehbewegungen Newtonsche Bewegungsgleichung E Beispiel laden J konstant 21 Beispiel laden M konstant Versuchsbeschreibung Ein rotierender K rper mit konstantem Tr gheitsmoment J wird mit unterschiedlichen Drehmomenten M beschleunigt Die ermittelten Winkelbeschleunigungen in Abh ngigkeit von den beschleunige
49. 2 gute N herung f r kleine Empfangsspannungen U lt 5 mV Linearer Detektor A U N herung f r gro e Empfangsspannungen U gt 5 mV Frei A lt U 1 m hier muss die Detektorcharakteristik m selbst eingeben werden z B nach Kontrollmessung mit einem kalibrierten D mpfungsglied 737 09 e Fernfeld Rechner Eingabe von DT gr te Querabmessung der Testantenne in mm Unter Ber cksichtigung der Ausdehnung der Sendeantenne Da z B gro e Hornantenne 737 21 DQ 100 mm und der Wellenl nge Ao 32 mm wird der Minimalabstand ro zwischen Sende und Empfangsantenne er rechnet ab dem mit Fernfeldbedingungen gerechnet werden kann gt 2 Da D Ao e Pegel normieren Bildet den Quotienten A U Umax im Maximum also 1 F r das logarithmische D mpfungsma a gilt im Maximum 0 dB e Maximum auf 0 drehen Bringt das Maximum der Messkurve auf 0 Mit den beiden Pfeiltasten kann die Messkurve manuell gedreht oder verschoben werden Achtung Cursorbetrieb Die Messinstrumente z B Pegel A oder Winkel geben den aktuellen Messwert wieder und nicht die Position des Cursors im Diagramm oder der Tabelle e Referenzpunkt anfahren Bricht die aktuelle Messung ab und f hrt den Drehtisch in die Startposition nach 180 Das ist z B n tig wenn der freie Lauf des Drehtellers behindert wurde und die Positionserfassung fehlerhaft wird e Drehtisch anhalten Stoppt den Drehtisch Statische Messungen sind m glich z B f r die Bestim
50. 200 1 Chemie Box oder NiCr Ni Adapter S 524 067 3 1 Temperaturf hler NiCr Ni Typ K 529 676 2 Bechergl ser 250 ml niedrige Form 664 103 1 Bunsenstativ 666 504 314 CASSY Lab m a a a PN ala a Stativrohr 13 mm 666 607 Universalmuffe 666 615 Doppelmuffen 301 09 Kleinklemmen 666 551 Reagenzglas z B aus 664 043 Doppelspatel 666 962 Heizplatte z B 666 767 PC ab Windows 95 98 NT Ben tigte Chemikalien 4 Natriumthiosulfat 5 hydrat z B 100 g 673 8000 Versuchsvorbereitung siehe Skizze Die Chemie Box mit dem an T1 angeschlossenen Temperaturf hler in den Eingang A des Sen sor CASSY stecken Beide Bechergl ser zu etwa mit Wasser f llen Ein Becherglas auf die Heizplatte eines daneben stellen Das Reagenzglas 2 bis 3 cm hoch mit Natriumthiosulfat f llen Das 13 mm Rohr mit Hilfe der Universalmuffe so ber das 10 mm Rohr schieben dass es tele skopartig bewegbar ist Das Reagenzglas und den Temperaturf hler so mit den Kleinklemmen am 13 mm Rohr befestigen dass sich die Spitze des F hlers einige mm ber dem Boden und in der Mitte des Reagenzglases in der Substanz befindet nicht an der Wandung Kalibrierung Der angeschlossene Temperaturf hler sollte f r genaue Messergebnisse vor der ersten Durchf hrung des Versuchs kalibriert werden Einstellungen laden Den Temperaturf hler in ein Eis Wasser Gemisch tauchen in den Einstellungen 8A11 unter Korri gieren in der oberen Zeile den Sol
51. 250 ml 674 4670 Versuchsaufbau siehe Skizze Die Chemie Box mit der angeschlossenen pH Elektrode wird in den Eingang A des Sensor CASSY eingesteckt Alternativ wird die pH Box mit der pH Einstabmesskette an den Eingang A des Sensor CASSY ange schlossen Die Hei getr nke Kaffee Tees fr hzeitig ansetzen damit sie bis zu Beginn der Messungen gen gend m CASSY Lab 297 abgek hlt sind Sind die L sungen noch hei kann bei der Chemie Box zur Temperaturkompensation auch ein Temperaturf hler am Eingang T1 angeschlossen und zusammen mit der pH Elektrode in die L sung getaucht werden CASSY Lab berechnet daraus automatisch den auf 25 C bezogenen pH Wert Die Zitrone mit dem Messer an der Oberseite aufschneiden und eine Mulde formen in der sich der Fruchtsaft sammeln kann Diese Mulde muss so tief sein dass die pH Elektrode bis zum Diaphragma eintauchen kann Beachten Sie auch die Gebrauchsanweisung der pH Elektrode Kalibrierung F r genaue Messungen muss beim ersten Mal und sp ter in gr eren Zeitabst nden eine Kalibrierung der pH Elektrode erfolgen Einstellungen laden Chemie Box oder pH Adapter S Einstellungen laden pH Box In den Einstellungen pHA1 Korrigieren w hlen pH Elektrode mit destilliertem Wasser absp len in die Pufferl sung pH 7 00 eintauchen und kurz bewegen e Als ersten Sollwert 7 00 eintragen und nach Erreichen eines stabilen Messwertes die Schaltfl che Offset korrigieren bet tigen
52. 301 10 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Die beiden Kraftsensoren werden mit jeweils 2 Kupplungssteckern so an den Au enseiten der Wagen befestigen dass die Zuleitungen starr am Wagen und nicht an der beweglichen H lfte des Kraftsensors herausgef hrt sind Dabei die Zuleitungen so sichern dass sie sich beim Sto nicht im Kraftsensor bewegen z B mit Tesafilm am Wagen sichern Au erdem die Zuleitungen so f hren dass sie beim Sto die Wagen nicht behindern Der Sto wird mit der gro en Sto feder abgefangen die an einem der beiden Wagen auf der Innenseite befestigt ist Es wurde bewusst die gro e Sto feder vorgeschlagen da damit der Sto vorgang etwas l nger dauert und deshalb w hrend des Sto es mehr Messwerte aufgenommen werden k nnen Die Feder ist aber relativ weich und sollte beim Sto vorgang nicht berlastet werden Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Massen m1 und m2 in die Anzeigeinstrumente eintragen mit rechter Maustaste anklicken und als Parameter eingeben Die Gesamtmasse eines Wagens ergibt sich aus der Summe der Wagen masse 0 5 kg der Masse des Kraftsensors 0 1 kg sowie gegebenenfalls der Feder 0 01 kg und einer Zusatzmasse 0 5 kg e In Einstellungen aA und aB1 die Beschleunigungen auf gt 0 lt setzen e Messung mit F9 starten e Elastischen Sto durchf hren Messung stoppt automatisch nach 5 s Auswertung Die Darstellung Standard zeigt die beiden a t
53. 4 Alkalische Hydrolyse von Essigs ureethylester Bestimmung der Reaktionsordnung Alkalische Hydrolyse von Essigs ureethylester Bestimmung der Aktivierungsparameter C4 4 3 5 Differenzthermoanalyse von Kupfersulfat Herstellung einer K ltemischung C4 4 4 5 Bestimmung der Schmelzenthalpie von Eis C4 5 1 1 4 Gasgesetze C4 6 1 1 Leitf higkeitsbestimmung verschiedener L sungen C4 6 1 4 Bestimmung der Grenzleitf higkeit von Natriumchlorid C4 6 1 5 Bestimmung der Dissoziationskonstanten von Essigs ure Technische Chemie e c5 24 2 Auftrennung eines Zweikomponentengemisches in der Rektifikationsapparatur CE2 Umwelttechnik Absorption von UV Strahlung e c6 1 4 3 Ozonlochsimulation e C6 1 4 4 Treibhauswirkung von CO2 292 CASSY Lab m Der Bunsenbrenner EB TWA auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet E Beispiel laden Chemie Box oder NiCr Ni Adapter S E Beispiel laden Temperatur Box Sicherheitshinweis e Verbrennungsgefahr Um versehentliches Entz nden zu vermeiden lange Haare zur ckbinden und Schals ablegen e Wenn die Flamme wegen zu starker Luftzufuhr in den Gasbrenner zur ckschl gt sofort die Gas zufuhr schlie en e Gasbrenner bei kurzzeitigem Nichtgebrauch auf leuchtende Flamme stellen und kleiner drehen e Gasbrenner nicht am Tischrand aufstellen m CASSY Lab 293 Versuchsbeschreibung Ein besonders h ufig benutztes Ger t im Chemielabor ist der Gasbrenner Dieser besteht aus einem Brenner
54. 62 Technische Daten CASSY Lab m 1 Analoger Sensoranschluss auf 15 poliger Buchse f r viele Sensoren S Aufl sung Messbereiche Messgenauigkeit Eingangswiderstand Abtastrate Anzahl Messwerte Anzeige Ziffernh he USB Port Anschluss Abmessungen BxHxT Masse Lieferumfang 12 Bit sensorabh ngig 1 zuz glich Sensorfehler 10 KQ max 10 000 Werte s praktisch unbegrenzt PC abh ngig bis 100 Werte s bei h herer Messrate max 16 000 Werte 5 stellige 7 Segment Anzeige f r Zahlenwert und 7x15 Matrix f r Einheit 25 mm USB 1 x und 2 0 full speed galvanisch getrennt 230 V 50 60 Hz 20 cm x 21 cm x 23 cm 2kg 1 Universelles Messinstrument Physik 1 Software CASSY Lab ohne Freischaltcode f r Windows 95 98 NT oder h her mit ausf hrlicher Hilfe f r das Universelle Messinstrument Physik unbeschr nkt nutzbar 1 Gebrauchsanweisung 1 USB Kabel 2 Siehe auch m CASSY Lab 63 Andere serielle Ger te CASSY Lab unterst tzt neben dem CASSY auch andere serielle Ger te Sie k nnen auch gleichzeitig zu CASSY an einer anderen freien seriellen Schnittstelle verwendet werden Dazu geh ren ASCII einstellbar Waage div Hersteller VideoCom 337 47 IRPD 332 11 Multifunktionsmessger t MFA 2001 727 230 Metra Hit 531 28 531 30 Temperaturmessger t 666 209 666 454 Digitales Spektralphotometer 667 3491 Data Logger 666 252 pH Meter 666 221 Conductivity Meter 666 222
55. 664 113 Stativstab 450 mm Gewinde M10 666 523 Kreuzmuffen 666 543 Universalklemmen 666 555 B rette 50 ml 665 847 B rettentrichter 665 816 Pipette 10 ml 665 975 Pipettierball 666 003 PC ab Windows 95 98 NT Ben tigte Chemikalien Salzs ure c 0 1 mol l 500 ml 674 6950 Natronlauge c 0 1 mol l 500 ml 673 8410 dest Wasser Versuchsaufbau siehe Skizze pH Wert und Leitf higkeit werden vom Sensor CASSY ber die pH Box an Eingang A und die Leitf higkeits Box an Eingang B gemessen Mit Hilfe von Magnetr hrer Becherglas Stativmaterial und B rette einen Titrationsaufbau erstellen In das Becherglas ca 100 ml Wasser und mit der Pipette 10 ml Salzs ure geben Die Elektroden so eintauchen und befestigen dass sie einerseits eine ausreichende Eintauchtiefe aufweisen andererseits aber nicht vom rotierenden R hrst bchen getroffen werden Kalibrierung F r genaue Messungen sollte das erste Mal und sp ter in gr eren Zeitabst nden eine Kalibrierung der Elektroden erfolgen e gt gt gt gt o o o EE Einstellungen laden Chemie Box Einstellungen laden pH Adapter S und Leitf higkeits Adapter S Einstellungen laden pH Box und Leitf higkeits Box In Einstellungen pH Wert pHA1 Korrigieren w hlen Elektrode mit dest Wasser absp len und in Pufferl sung pH 7 00 eintauchen kurz bewegen Als ersten Sollwert 7 00 eintragen und Offset korrigieren Elektrode mit dest Wasser absp len und in Pufferl sun
56. 98 NT Ben tigte Chemikalien Essigs ure c 0 1 mol l z B 500 ml 671 9560 Natronlauge c 0 1 mol l z B 500 ml 673 8410 Pufferl sung pH 4 00 z B 250 ml 674 4640 Pufferl sung pH 7 00 z B 250 ml 674 4670 dest Wasser Versuchsaufbau siehe Skizze Die pH Box mit der pH Einstabmesskette wird in den Eingang A des am PC angeschlossenen Sen sor CASSY eingesteckt Aus dem vorhandenen Stativmaterial sowie Magnetr hrer Becherglas und B rette wird eine Titrie rapparatur aufgebaut In das Becherglas werden ungef hr 100 ml destilliertes Wasser und mit Hilfe der Pipette genau 10 ml 0 1 molare Essigs ure vorgelegt die B rette wird ber den Trichter bis zur Null markierung mit 0 1 molarer Natronlauge bef llt Die Einbauh he der pH Elektrode sollte so eingestellt werden dass das Messdiaphragma einerseits vollst ndig in die Fl ssigkeit eingetaucht ist andererseits aber die Glasmembran nicht vom rotierenden R hrst bchen besch digt werden kann Zur Verdeutlichung des Aquivalenzpunktes k nnen wenige Tropfen Phenolphthaleinl sung als Indikator zugegeben werden Kalibrierung F r genaue Messungen muss beim ersten Mal und sp ter in gr eren Zeitabst nden eine Kalibrierung der pH Elektrode erfolgen 21 Einstellungen laden Chemie Box oder pH Adapter S E Einstellungen laden pH Box e In Einstellungen pHA1 Korrigieren w hlen m CASSY Lab 305 pH Elektrode mit destilliertem Wasser absp len in die Pufferl sung
57. Angabe im Dialogfenster e Messgr e falsch Stellen Sie am Ger t die richtige Messgr e ein E Siehe auch 66 CASSY Lab m Antennendrehtisch Es wird der Antennendrehtisch 737 405 unterst tzt Neben zahlreichen vordefinierten Versuchsbei spielen k nnen f r den optimalen Einsatz folgende Parameter manuell ver ndert werden Bereich von Startwinkel in Grad f r die Messung angeben z B 180 e Bereich bis Zielwinkel in Grad angeben z B 180 e Winkelschritt Auswahlmen f r die Winkelaufl sung Drehintervalle sind zwischen 0 5 1 2 ausw hlbar Biasstrom ein ausschaltbar Die in der Dipolantenne 737 411 verwendete Schottky Detektor Diode ben tigt einen kleinen DC Vorstrom Bias in der Gr enordnung von 15 uA Ohne diesen Vorstrom sinkt die Empfindlichkeit des Detektors deutlich ab e Gunn Modulation berlagert der DC Versorgung f r den Gunn Oszillator eine Rechteckspannung von ca 1 kHz 1 Vpp Nur einschalten falls kein PIN Modulator 737 05 vorhanden ist e Detektorcharakteristik Die Testantennen m ssen immer mit einem Detektor verbunden werden z B Koax Detektor 737 03 bzw sie besitzen eine fest eingebaute Detektordiode Das eigentliche Antennensignal A vor dem Detektor kann nicht direkt gemessen werden sondern nur der Spannungsabfall U den der Detektorstrom am Messverst rker erzeugt Im Allgemeinen ist A nicht proportional zu U Ausw hlbar sind Quadratischer Detektor A U 1
58. Aufl sung z B in 10 nm Schritten und ein anderer Wellenl ngenbereich gew hlt werden e Eine wesentlich schnellere und komfortablere Aufnahme von Spektren erm glicht das Diodenar ray Photometer 667 347 e Die Abh ngigkeit der Transmission und Extinktion von der Konzentration l sst sich durch Messung einer Konzentrationsreihe von z B einer Kupfersulfat L sung im Absorptionsmaximum zeigen e F r kinetische Untersuchen z B der Entf rbung von Kristallviolett wird im Absorptionsmaximum gegen die Zeit gemessen ber die M glichkeiten der Formeleingabe und entsprechende Darstel lungen und Auswertungen k nnen sowohl die Reaktionsordnung als auch die Geschwindigkeits konstante f r die Reaktion ermittelt werden 344 CASSY Lab Reaktion von Marmor mit Salzs ure Carbonatbestimmung 21 Beispiel laden Gefahrenhinweis Salzs ure wirkt tzend Schutzbrille aufsetzen Versuchsbeschreibung Durch die Entwicklung von CO2 w hrend der Reaktion von Marmor mit Salzs ure kommt es zu einer Massenabnahme die mit einer Waage registriert wird es ist kein CASSY erforderlich Ben tigte Ger te 1 CASSY Lab 1 Elektronische Waage mit Datenausgang und Anschlusskabel oder 1 Elektronische Waage mit Einbausatz und Schnittstellenkabel 1 Becherglas 250 ml nF 1 Uhrglas 80 mm 1 PC ab Windows 95 98 NT Ben tigte Chemikalien Marmor St cke 250 g Salzs ure c 2 mol l 500 ml ca 6 7 ig Versuchsvorbereitu
59. Bessel Wichtung 4 0 Damit auch immer genau 2 p Messpunkte vorliegen werden eventuell fehlende Messpunkte noch durch Nullen aufgef llt Als Ergebnis der FFT zeigt CASSY Lab insgesamt N 2 reelle Amplituden Phasenunterschiede werden also nicht mit ausgewertet Diese Amplituden werden berh ht dargestellt also Ai Ai 1 Ai Ai 1 damit die Amplituden scharfer Peaks in etwa der Theorie entsprechen Ohne diese berh hung m sste f r eine Amplitudenermittlung wie sie in diesem Versuch durchgef hrt wird die Summe ber alle Amplituden eines Peaks berechnet werden Die Verwendung der FFT zur Frequenzanalyse ist durch zwei grundlegende Beziehungen begrenzt Die erste Beziehung verkn pft die h chste noch analysierbare Frequenz fmax mit der Abtastfrequenz fs fmax fs 2 Jede Frequenz die gr er als fmax ist erscheint im Frequenzspektrum zwischen Null und fmax und ist damit nicht mehr unterscheidbar von den Frequenzanteilen die tats chlich zwischen 0 und fmax liegen Die damit verbundene Ver nderung der Signalform bezeichnet man mit Aliasing Die zweite Beziehung verbindet die Aufl sung des Frequenzspektrums Af Abstand benachbarter Punkte des Frequenzspektrums mit der Abtastfrequenz fs Af fmax N 2 1 fs N 2 1 At N 2 1 T mit T N 1 At Das bedeutet dass eine Erh hung der Aufl sung des Frequenzspektrums nur durch eine l ngere Messzeit zu erreichen ist Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen lade
60. CASSY im Vergleich zu Sensor CASSY e Es ist nur ein Sensor Eingang vorhanden Wenn genug USB Ports zur Verf gung stehen k nnen mehrere Sensor Eing nge durch gleichzeitige Verwendung mehrerer Mobile CASSYs realisiert werden e Es sind keine Spannungs und Stromeing nge auf 4 mm Buchsen vorhanden Diese k nnen mit dem Ul Sensor S oder dem UIP Sensor S nachger stet werden Der Ul Sensor S hat aber nur 7 statt 10 Messbereiche Ihm fehlen die Bereiche 100 V 3 A 0 1 A Au erdem kann er U und I nicht parallel erfassen Dem UIP Sensor S fehlt nur der Bereich 100 V e Es sind keine Zeitaufl sungen At lt 200 ms w hlbar e Es ist kein Relais R und keine Spannungsquelle S vorhanden e Die Timereing nge werden nur sehr eingeschr nkt unterst tzt Datenlogger Das Mobile CASSY hat einen integrierten Datenspeicher in dem es Messdaten abspeichern kann und die auch ohne Spannungsversorgung erhalten bleiben Von dort aus k nnen die Daten sp ter von CASSY Lab ausgelesen werden Wenn das Mobile CASSY am Computer angeschlossen ist wird es in der aktuellen Anordnung der CASSY Module auf der CASSY Seite der Einstellungen dargestellt Das Auslesen der Daten geschieht dann einfach ber Anklicken von Daten auslesen Gleichzeitig wird dabei auch die Echtzeituhr des Mobile CASSY auf die Systemzeit des Computers gestellt Bitte sorgen Sie daher f r eine korrekte Systemzeit des Computers F r die weitere Bedienung des Mobile CASSYs bitte die dort
61. D 250 um f r d 0 25 mm Wenn die Nebenmaxima bei N gt 2 nicht deutlich in Erscheinung treten kann die Freie Anpassung den Spaltabstand d nicht bestimmen In diesem Fall sollte der korrekte Spaltabstand d als Startwert der Anpassung in um angegeben und konstant gehalten werden z B 250 f r 0 25 mm Hinweis Bei diesem Versuch zur Beugung des Lichtes an Mehrfachspalten wird die Intensit tsverteilung manuell aufgenommen Eine automatische Messwertaufnahme der Intensit tsverteilung kann mit VideoCom Versuch P5 3 1 7 realisiert werden m CASSY Lab 239 Quadratisches Abstandsgesetz f r Licht auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Es wird die Beleuchtungsst rke E in Abh ngigkeit vom Abstand d zwischen einer Gl hwendel und einem Luxsensor gemessen Dabei stellt sich heraus dass E proportional zu 1 d ist Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Lux Box oder Lux Adapter S 524 051 1 1 Luxsensor 666 243 1 Lampe 6 V 30 W 450 51 1 Lampengeh use 450 60 1 Spannungsquelle 6 V 30W z B 521 210 1 Kleine optische Bank 460 43 2 Leybold Muffen 301 01 1 Federstecker 590 02 1 Stativlochstab 590 13 1 Kleiner Stativfu 300 02 4 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Das Lampengeh use mit der Lampe sowie der Luxsensor werden auf der optischen Bank aufgebaut Der Luxsensor wird mit dem Federstecker auf dem Stativlochstab befest
62. Dadurch gen gen schon wenige Chlor Radikale zur Ausl sung einer Ozon abbauenden Kettenreaktion Das im Versuch verwendete Dichlormethan wird im Gegensatz zu vollst ndig halogenierten FCKW bereits in der Troposph re abgebaut und schadet der stratosph rischen Ozonschicht nicht Auswertung Durch das An und Abschalten der Hochspannung verursachte kurzfristige Ausrei er in der Beleuch tungsst rke k nnen der besseren Ubersicht halber durch zwei einzelne Mausklicks auf den entspre chenden Wert in der Tabelle und anschlie endes Bet tigen der Leertaste entfernt werden Zur Auswertung tr gt man zun chst im Feld Formel der Einstellungen Absorption A an Stelle der Vorgabe 0 290 den ersten Wert der Messreihe f r die Beleuchtungsst rke EA1 ein Die durch senk rechte Linien voneinander getrennten Abschnitte der Messung k nnen ber die Tastenkombination Alt T mit einem erl uternden Text versehen werden Nach Einschalten der Hochspannung berwiegen die Reaktionen 1 und 2 Ozon Bildung die Abbau reaktionen 3 und 4 Dies ist am R ckgang der Beleuchtungsst rke bzw an der immer st rkeren Ab sorption der UV C Strahlung abzulesen Bereich A in den Diagrammen Das Abschalten der Hoch spannung bewirkt einen R ckgang der Ozon Konzentration da nun keine Sauerstoff Radikale aus Reaktion 1 mehr f r die Ozon Bildung zur Verf gung stehen und die Abbaureaktionen 3 und 4 dadurch berwiegen Folglich steigt als Indiz f r die aonehmende Ozo
63. Das Fensterz hlrohr wird ber die GM Box an Eingang A des Sensor CASSYs angeschlossen Z hl rohr und Pr parat vorsichtig behandeln Versuchsdurchf hrung Einstellungen laden Eventuell Torzeit At anpassen Einstellungen RA1 Eventuell Messvorwahl treffen Dazu Anzahl Messungen in Messbedingung des Messparameter fensters erscheint nach F5 eintragen z B n lt 1000 f r 1000 Einzelmessungen Messreihe mit F9 starten und nach der Aufnahme der Messreihe mit F9 wieder stoppen m CASSY Lab 253 Auswertung Zur Auswertung besteht die M glichkeit die gemessene H ufigkeitsverteilung mit einer Poissonver teilung zur vergleichen Bei h heren Mittelwerten u geht die Poissonverteilung in eine Gau verteilung ber 254 CASSY Lab m Halbwertszeit von Radon F E7 auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet 21 Beispiel laden Versuchsbeschreibung Aus der Tatsache dass alle radioaktiven Atomkerne eines Isotops mit der gleichen Wahrscheinlichkeit zerfallen folgt dass w hrend des folgenden Zeitintervalls dt die Zahl N dieser radioaktiven Kerne um dN A N d abnehmen wird X Zerfallskonstante F r die Anzahl N folgt daraus das Zerfallsgesetz N t N t 0 e t Es besagt u a dass nach der Halbwertszeit ta In2 X die Anzahl der radioaktiven Kerne halbiert ist Zur Bestimmung der Halbwertszeit von Radon 220 Rn 220 wird eine Plastikflasche mit Thoriumsalz an eine lonisationskammer angeschlossen
64. Diagramme und die Darstellung Kraft die dazugeh renden F t Diagramme siehe Messprinzip In den F t Diagrammen sieht man leicht dass F t F2 t Actio Reactio Damit kann nun auch der Impulserhaltungssatz gefolgert werden da die Integrale ber beide Kurven Impuls bertr ge zwischen zwei beliebigen Zeiten t1 und t2 immer vom Betrag gleich gro sind und ein entgegengesetztes Vorzeichen haben m CASSY Lab 107 Freier Fall mit g Leiter auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Versuchsbeschreibung W hrend eine Leiter durch eine Lichtschranke f llt werden die Zeitpunkte der Verdunkelungen der Lichtschranke durch die Sprossen der Leiter registriert Der bekannte Sprossenabstand zusammen mit der Zeitinformation liefert das s t Diagramm des Falls Daraus wird dann ein v t und ein a t Diagramm errechnet Aus jedem der drei Diagramme kann die Erdbeschleunigung g ermittelt werden Ben tigte Ger te Satz Lastst cke 50 g optional 342 61 PC ab Windows 95 98 NT 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Timer Box oder Timer S 524 034 oder 524 074 1 g Leiter 529 034 1 Gabellichtschranke 337 46 1 Verbindungskabel 6 polig 501 16 4 4 Versuchsaufbau siehe Skizze Die g Leiter wird so ber die Lichtschranke gehalten dass sie beim Fall mit ihren Sprossen die Licht schranke unterbricht Die Lichtschranke wird ber den Eingang E der Timer Box am Sensor CASSY angeschlossen Durch Anh nge
65. Die durchschnittliche Zeitdifferenz zwischen allen senkrechten Linien ergibt die Halbwertszeit t1 2 hier z B 63s In den Einstellungen k in der Formel In 2 63 unter dem Bruchstrich die ermittelte Halbwertszeit des Experiments eintragen Das Ergebnis kann im Anzeigeinstrument k abgelesen werden Weitere Versuchsm glichkeiten e Durchf hrung und Aufnahme der Hydrolyse bei unterschiedlichen Temperaturen Bei der Wieder holung der Messung werden die Kurven zum Vergleich berlagert Der Einfluss auf den Reakti onsverlauf und die Reaktionsgeschwindigkeit ist deutlich zu erkennen Aus den unterschiedlichen Geschwindigkeitskonstanten und den zugeh rigen Temperaturen l sst sich die Aktivierungsenergie der Reaktion berechnen e Verwendung unterschiedlicher L sungsmittel zur Untersuchung des L sungsmitteleinflusses auf Reaktionsordnung und geschwindigkeit e Untersuchung enzymatischer Reaktionen z B der Harnstoffspaltung durch Urease 354 CASSY Lab m Reaktion von Marmor mit Salzs ure Bestimmung der Reaktionsordnung 21 Beispiel laden Sicherheitshinweis Salzs ure ist tzend Schutzbrille handschuhe und Schutzkleidung anziehen Versuchsbeschreibung Setzt man Marmor Kalk CaCO3 im berschuss mit einer definierten Stoffmenge Salzs ure um so kann aus der Massenbilanz die Reaktionsordnung ermittelt werden Die Reaktion l uft nach folgender Gleichung ab CaCO 2H50 gt Ca CO T 3H50 aq Das entweichen
66. Einstellungen LASSY Parameter Formel FFT Darstellung Kommentar Allgemein r AD DD U 10 LD 524 010 LD 524 011 Durch Anklicken eines Kanals D l sst sich dieser aktivieren und einstellen Die einstellbaren Gr en h ngen vom CASSY Modul und der aufgesteckten Sensorbox ab F r jeden aktivierten Kanal werden w hrend einer Messung Messwerte in die Tabelle und das Diagramm aufgenommen Deren Darstellung Spalten und Achsenbelegung kann ge ndert werden Wenn bereits Kan le aktiviert sind wird nicht mehr die aktuelle Anordnung angezeigt Stattdessen werden die aktiven Kan le mit der aktuellen Anordnung verglichen und die Abweichungen angezeigt Somit ist es z B leicht m glich nach dem Laden einer Messdatei die damals vorliegende Anordnung von CASSY Modulen und Sensorboxen wiederherzustellen Wird nicht die aktuelle Anordnung angezeigt so kann dies durch Anordnung aktualisieren erzwungen werden Dabei gehen die aktivierten Kan le verloren Sind bereits Kan le aktiviert dann kann durch Messparameter anzeigen das Messparameter Fenster ge ffnet werden 2 Siehe auch m CASSY Lab 25 Einstellungen Parameter Formel FFT 8 Einige Gr en k nnen nicht direkt mit CASSY gemessen werden und liegen deshalb nicht als CASSY Kanal vor Wenn solche Gr en trotzdem in einer Tabelle oder in einem Diagramm angezeigt werden sollen m ssen die Gr en hier definiert werden Neue Gr e legt d
67. F9 starten m CASSY Lab 147 Einige Messungen durch Aneinanderschlagen der Stativstangen ausl sen Dabei sollten Umge bungsger usche m glichst vermieden werden um die Messung nicht zu beeinflussen e Messung mit F9 stoppen e Abstand As zwischen den beiden Mikrofonen vergr ern e Messung wiederholen Auswertung W hrend der Messung k nnen Umgebungsger usche Fehlmessungen erzeugen Diese Fehlmes sungen k nnen leicht gel scht werden Dazu im Diagramm den falschen Wert anklicken und l schen Backspace Anschlie end die Mittelwerte der Laufzeiten im Diagramm durch Mittelwert einzeichnen bestimmen Jeder Mittelwert kann bequem direkt nach seiner Berechnung in die Darstellung Schallgeschwin digkeit mit der Maus anklicken bernommen werden indem er aus der Statuszeile in die neue Tabelle gezogen wird Drag amp Drop Zus tzlich wird der dazugeh rende Abstand As der beiden Mikrofone in die entsprechende Spalte eingetragen Dabei entsteht dann ein As At Diagramm dessen Gerade die Steigung c As At hat Bei Raumtemperatur ergibt sich eine Schallgeschwindigkeit von etwa c 346 m s 148 CASSY Lab m Schallgeschwindigkeit in Gasen E Beispiel laden Vorsicht beim Umgang mit Minican Druckgasflaschen Beh lter stehen unter Druck zur Gasentnahme nur Feinregulierventil 660 980 verwenden Beh lter vor Sonnenbestrahlung oder Erw rmung ber 50 C sch tzen Beh lter nicht gewaltsam ffnen Beh lter nur v
68. Gl hlampe bei Stromzufuhr erw rmt werden beim Ein und Ausschalten des Stromes unterschiedliche Kennlinien durchfahren Au erdem h ngt die Kennlinie von der Anstiegsgeschwindigkeit dU dt der Spannung ab Ben tigte Ger te 1 Power CASSY 524 011 1 CASSY Lab 524 200 1 Satz 10 Gl hlampen 12 V 3 W 505 08 1 STE Schraubfassung E10 oben 57906 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Die Gl hlampe kann direkt auf das Power CASSY aufgesteckt werden Versuchsdurchf hrung E Einstellungen laden e Messung mit F9 durchf hren Gl hlampe wird ein und wieder ausgeschaltet e Evtl Schaltfrequenz der Gl hlampe in Einstellungen U1 sowie Messzeit im Messparameter Fenster ndern und Versuch wiederholen Auswertung In der Kennlinie lassen sich die Kehrwerte von Kalt und Hei widerstand der Gl hlampe durch Gera denanpassungen ermitteln 220 CASSY Lab m Kennlinie einer Diode 21 Beispiel laden ohne Power CASSY 21 Beispiel laden mit Power CASSY Versuchsbeschreibung Zu den einfachsten Halbleiter Bauelementen geh ren die Halbleiter Dioden Sie enthalten einen Halbleiter Kristall in dem ein n leitendes und ein p leitendes Gebiet aneinandergrenzt Durch Rekom bination der Ladungstr ger also der Elektronen aus dem n leitenden und der L cher aus dem p leitenden Gebiet entsteht in der Grenzschicht eine Zone geringer Leitf higkeit Sie wird vergr ert wenn ein
69. Haltemagneten festhalten lassen Messung mit F9 starten und am Ende wieder mit F9 stoppen Beim Wiederholen der Messung vorher wieder Wegnullpunkt in Gleichgewichtslage berpr fen Auswertung Neben der Wegdarstellung sind bereits eine bersichtsdarstellung mit s t v t und a t und ein Pha sendiagramm v s vorbereitet Die verschiedenen Darstellungen k nnen durch Anklicken ausgew hlt werden Sehr sch n lassen sich die Phasenbeziehungen und die D mpfung erkennen Anmerkung Die gezeichneten Kurvenformen h ngen stark vom gew hlten Zeitintervall ab Das Zeitintervall kann nur ein Kompromiss sein zwischen dichter Messwertfolge gut ausgepr gten s t Minima und Maxima kleineres Zeitintervall sowie kleinen Fehlern im v t und a t Diagramm gr eres Zeitintervall o Abh ngigkeit der Schwingungsdauer eines Federpendels von der schwingen den Masse E Beispiel laden Versuchsbeschreibung CASSY Lab 121 Es werden die harmonischen Schwingungen eines Federpendels als Funktion der Zeit t f r verschie dene angeh ngte Massen aufgenommen Aus dem Weg Zeit Diagramm sit wird die Schwingungs dauer T bestimmt Die Darstellung von T als Funktion der angeh ngten Masse m best tigt den Zu sammenhang T 2r m D D Federkonstante Ben tigte Ger te _ 1 1 Sensor CASSY CASSY Lab BMW Box Bewegungsaufnehmer oder 2 oo ao a oo Timer S Kombi Lichtschranke Kombi Speichenrad Verbindung
70. Imagin rteil von Z variiert wird bleibt der reelle ohmsche Teil konstant In der komplexen Zahlenebene entstehen somit senkrechte Geraden deren Abstand von der imagin ren Achse gerade dem ohmschen Widerstand R entspricht Da im Beispiel die Spule einen ohmschen Innenwiderstand von etwa 4 Q besitzt ist beim Hochpass auch der Abstand von der imagin ren Achse um etwa 4 Q gr er als beim Tiefpass Anmerkung F r einen Wechselstromkreis kann man schreiben U U e i t und I I e i t wobei der komplexe Widerstand Z U I nicht mehr von t abh ngt Z UJ I e i Z e ip Z Ortskurve Umgekehrt gilt Y 1 Z 1 Z eNio Y Ortskurve 212 CASSY Lab m Die Y Ortskurve entspricht der komplexen Inversion der Z Ortskurve r gt r gt Durch diese Transformation entstehen aus den Geraden Z R 1 iaC und Z R ioL der Z Ortskurven in der Y Darstellung Halbkreise Spiegelung am Einheitskreis Tipps Die Messinstrumente lassen sich mit F7 gleichzeitig ausblenden und wieder einblenden Eine einfache Logarithmierung der Koordinatenachsen l sst sich nach Anklicken der entsprechenden Achse mit der rechten Maustaste erreichen Die D mpfungen von 6 dB Oktave bzw 20 dB Dekade lassen sich in einer doppelt logarithmierten Darstellung einfach als Steigung 1 ablesen m CASSY Lab 213 Tiefpass Filter mit Modellbildung
71. Kurvenformen und Effektivwerte darzustellen Standardm ig werden die gemittelten Werte und die Effektivwerte w hrend einer Zeit von 100 ms berechnet Diese Zeit kann global f r alle Eing nge ver ndert werden Bei Verwendung des Po wer CASSYSs oder des Profi CASSYs wird diese Zeit bei jeder Frequenz nderung des Ausgangssignals so ver ndert dass immer eine ganze Anzahl von Perioden ausgewertet wird Wenn die Genauigkeit der Messwerte nicht ausreicht kann diese durch Korrigieren noch erh ht werden Dies kann z B erforderlich werden wenn eine spezielle pH Elektrode an das Programm angepasst werden soll Spezialtasten oft nicht sichtbar Box LED Leuchtdiode auf der Sensorbox an aus z B SMOOTH Br cken Box oder COMPENSATION Voraussetzung zum Taraabgleich bei der B Box gt 06 Nullpunkteinstellung macht den aktuellen Wert zum Nullpunkt z B f r Weg Kraft Druck Ereignisse Sto se s Vorzeichenumkehr beim Weg Bewegungsaufnehmer mit der BMW Box Au erdem gibt es noch spezielle Eingabefelder die die Benutzung der BMW Box GM Box und Ti mer Box erheblich erleichtern z B Torzeit Breite der Unterbrecherfahne und auch nur angezeigt werden wenn die passende Box aufgesteckt ist Bei der Reaktionstest Box muss das Reaktionssignal erst durch das Dr cken eines Tasters Hand oder Fu taster angefordert werden Die eigentliche Reaktion muss dann nach Erscheinen des Zeigers im Anzeigeinstrument entsprechend der Farbe
72. Marinelli Becher 271 Markierung 19 Marmor 344 354 Masse 344 mehrwertige S ure 306 Messbedingung 13 Messbereich 36 Messgr en 36 37 Messparameter 13 15 Messreihe 16 Messung 13 15 Messzeit 13 15 MetraHit 64 Mikrowellenleitung 441 Mikrowellentechnik 436 Millikan 245 Mischpr parat 265 454 CASSY Lab Mittelwert 19 25 Mobile CASSY 55 56 57 Modellbildung 27 109 123 126 129 132 135 196 202 208 213 216 Modulation 434 Molmassenbestimmung 316 Motorb rette 329 Multigrafik 13 N NaH2PO4 329 Natriumchlorid 382 Natronlauge 320 326 Netzwechselspannung 192 Newton 98 111 Newtondefinition 96 NH3 329 0 Ohmsches Gesetz 78 80 82 Ostwald 386 Ozon 396 P Parabelanpassung 20 Parallelschaltung von Widerst nden 82 Parameter 25 PCM 434 Peakintegral 20 Peakschwerpunkt 20 Pendel 119 121 123 126 129 132 135 138 pH 323 326 329 pH Messung 295 299 Phospors ure 306 Photometer 65 342 Physik 90 Pl Regler 227 229 231 pKa Wert 303 Pocket CASSY 52 53 54 Poissonverteilung 20 252 Polar 26 Potentiometer 84 86 Power CASSY 43 44 45 Profi CASSY 46 47 48 49 50 Puffer 306 Puls 403 pV Diagramm 167 Q Quantisierung 434 R Radio 428 Radium 277 Radon 254 Raster 18 o Reaktionsordnung 346 351 354 358 Reaktionszeit 414 Regelung 227 229 231 Reibung 126 129 132 135 Reibungsarbeit 161 Reibungskraft 161 Reichweite 258 Reihe
73. Messwerte mit F9 aufnehmen Eine Fehlmessung kann durch Letzte Tabellenzeile l schen rechte Maustaste auf Tabelle wieder aus der Tabelle entfernt werden Falls nur negative Kr fte gemessen werden Anschl sse am Leiterschleifenhalter vertauschen Z gig experimentieren da Leiterschleife und Leiterschleifenhalter nur kurzzeitig mit 20 A belastet werden d rfen Leiterschleifenstrom am Ende wieder auf 0 A stellen Auswertung Die Kraft steigt linear mit Zunahme des Stroms an Der Proportionalit tsfaktor F I B s ergibt sich aus der Steigung einer Ausgleichsgeraden Daraus l sst sich nun die magnetische Feldst rke B bestimmen Im Beispiel ist F I 0 138 mN A und mit s 0 08 m folgt B 1 725 mT Aus B 0 N Ic L ergibt sich mit den Werten uo 1 257 uVs Am N 120 Ic 4 75 A und L 0 41 m der berechnete Wert von B 1 75 mT Die beiden Ergebnisse stimmen im Rahmen der Messgenau igkeit gut berein 176 CASSY Lab m Kraft im magnetischen Feld eines Elektromagneten ar auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet E Beispiel laden Versuchsbeschreibung In diesem Versuch wird ein homogenes Magnetfeld B durch einen Elektromagneten mit U Kern und Polschuhaufsatz erzeugt Gemessen wird die Kraft F auf eine stromdurchflossene Leiterschleife in Abh ngigkeit von der Stromst rke F proportional I Die Messergebnisse f r verschiedene Leiter l ngen s werden in einer bersichtsgrafik zusammengestellt und aus
74. NaCl in das Becherglas eingewogen Nach und nach das Salz zum Eis in das Dewar Gef geben und mit einem der Temperaturf hler umr hren L sst sich das Eis nur schwer umr hren sollte etwas destilliertes Wasser hinzugegeben werden Umr hren bis eine gleichm ige Temperaturverteilung im Dewar Gef erreicht ist Es ist eine Temperatur von ca 18 bis 20 C zu erwarten Dies kann mit Hilfe des Anzeigeinstruments des Temperaturf hlers berpr ft werden Zwei trockene Reagenzgl ser im Becherglas auf die Waage stellen und die Waage auf 0 stellen Mit der Pasteurpipette ca 0 5 0 7 g Ethylenglykol in eines der Reagenzgl ser geben und die genaue Masse bestimmen Waage auf 0 stellen 10 12 g destilliertes Wasser zum Ethylenglykol geben und die genaue Masse bestimmen In den Einstellungen Kommentar ber F5 erreichbar k nnen die Werte festgehalten und mit der Messung abgespeichert werden Das Reagenzglas mit dem Gummistopfen verschlie en und das Ethylenglykol durch Sch tteln l sen In das zweite Reagenzglas ca 9 10 g destilliertes Wasser geben Den sauberen an T2 angeschlossenen Temperaturf hler in die Ethylenglykol L sung den anderen ebenfalls sauberen F hler in das destillierte Wasser tauchen Versuchsdurchf hrung Kalibrierte Einstellungen verwenden oder laden Beide Reagenzgl ser mit den eingetauchten Temperaturf hlern gleichzeitig und gleich tief in die K ltemischung einbringen Die Fl ssigkeitsspiegel in den Reage
75. Plattenkondensators mit Plattenabstand d und bestimmte aus ihrem Radius r und dem elektrischen Feld E U d die Ladung q eines schwebenden Tr pfchens Dabei stellte er fest dass q nur als ganzzahliges Vielfaches einer Elementarladung e auftritt also q n e Theorie Wenn ein ltr pfchen mit Radius ro mit der Geschwindigkeit vi nach unten sinkt f llt dann wirkt auf dieses ltr pfchen die entgegengesetzte Stokessche Reibungskraft F1 6r n ro vi n Viskosit t von Luft Wenn das gleiche Oltr pfchen mit der Geschwindigkeit v2 in einem angelegten elektrischen Feldes E nach oben steigt dann ist die entgegengesetzte Stokessche Reibungskraft F2 6n n ro v2 Die Differenz dieser beiden Kr fte entspricht genau der Kraft qo E durch das angelegte elektrische Feld E also gqo E qo U d Fi F2 6r ro v1 v2 oder qo 6r n ro d v1 V2 U Um die Ladung go zu ermitteln fehlt also nur noch der Radius ro des betrachteten ltr pfchens der sich aber leicht aus dem Kr ftegleichgewicht seiner resultierenden Gewichtskraft F V Ap g und der Sto kesschen Reibung F1 im Sinkfall ergibt wobei Ap der Dichteunterschied zwischen Ol und Luft ist 246 CASSY Lab m Es gilt also 0 F F1 4 3 n r03 Ap g Eu ro vi oder ro V 9nv1 2Apg F r eine genauere Ermittlung der Ladung q sollte man ber cksichtigen dass die Stokessche Reibung f r sehr kleine Radien r korrigiert werden muss weil diese in der Gr enordung der mittleren fr
76. RC Filter 1 Ordnung bzw RLC Filter 2 Ordnung realisieren Messung mit F9 starten Messung bei Bedarf mit ver nderter Ordnung wiederholen e o o Ho Modellbildung Die Konstanten Widerstand R Kapazit t C und Induktivit t L k nnen durch Ziehen am Zeiger des entsprechenden Anzeigeinstruments oder durch Linksklick oder nach Rechtsklick so ver ndert wer den dass das Modell mit der Messung berein stimmt Dabei ist der Gleichstromwiderstand der Spule ca 4 Q beim D mpfungswiderstand R mit zu ber cksichtigen a Sprungantwort Die Darstellungen Modell RC und Modell RLC mit der Maus ausw hlen zeigen den Vergleich der gemessenen Filterantwort mit dem entsprechenden Modell Das Power CASSY gibt die anregende Frequenz kontinuierlich aus Deshalb ist im Messsignal der Einschwingvorgang des Filters nicht zu sehen Damit auch im Modell der Einschwingvorgang unsichtbar ist wurde als Startzeitpunkt der Be rechnung eine Periode vor Null gew hlt also to 1 f Die weiteren Darstellungen Frequenzspektrum RC und Frequenzspektrum RLC erlauben den Ver gleich der D mpfung des Eingangssignals in Abh ngigkeit von der Frequenz und der Ordnung des Filters Eine andere M glichkeit dieses Vergleichs bietet die direkte Messung des Amplitudengangs b Amplitudengang Das Power CASSY regt das Filter mit einer variablen Frequenz Chirp an In diesem Chirp wird die Frequenz sehr schnell von 0 Hz bis ca 2500 Hz erh ht Im Amplitudengang wird da
77. RLC durch Ausstecken oder Einstecken der Spule L oder des Kondensators C variiert werden Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e RC Filter durch Herausnehmen der Spule realisieren e Messung mit F9 starten Es wird die Frequenz f automatisch in kleinen Schritten erh ht Nach einer kurzen Einschwingzeit werden jeweils die Effektivwerte der Ausgangsspannung U und des Stroms gemessen und dargestellt Die Schrittweite ist variabel und richtet sich nach den Vorgaben f r die Anzahl no die Startfre quenz fo und die ungef hre Resonanzfrequenz f1 Zwischen den beiden Frequenzen fo und fi werden no Messwerte aufgenommen Danach wird die Frequenz f noch weiter erh ht und zwar so dass um f f1 also in der N he der Resonanzfrequenz die Werte besonders dicht aufgenommen werden Dadurch reduziert sich die erforderliche Messzeit erheblich im Vergleich zu quidistanten Frequenzschritten Die Vorgaben k nnen durch Schieben der Zeiger mit der Maus oder durch An dern des Parameterwertes nach Anklicken mit der rechten Maustaste ge ndert werden Die Messbedingung f lt 5 f1 and f lt 5000 and delta t gt 2 f 3 erlaubt die Messwertaufnahme bis 5 kHz oder der 5 fachen Resonanzfrequenz aber fr hestens nach 2 f 3 s nach einer Frequenz erh hung Einschwingzeit e Messung mit F9 bei Erreichen der gew nschten Frequenz stoppen e Messung mit RL und RLC Filter wiederholen Auswertung Die Darstellungen Ausgangsspannung und Strom mi
78. Reflektor Bo Phasenwinkel Polarwinkel 0 Wellenl nge im freien Raum Kopierformel A abs cos x abs cos B C D cos x cos C D cos x x Polarwinkel Startwerte A 0 4 Amplitudenanpassung B 3 6 Anzahl der Strahlerelemente einschlie lich Dipol n konstant w hlen C 60 20 Phasenwinkel Bo D 50 36 Konstruktiv bedingter Faktor ber cksichtigt das Verh ltnis a Ao m CASSY Lab 449 3 Schlitzantenne Das horizontale Richtdiagramm einer Schlitzantenne enth lt die Faktoren D H R D Richtdiagramm des Einzelstrahlers H Horizontaler Gruppenfaktor R Reflektorfaktor Ins n b sin cos 2 A sin o 2 cos 5 1 sin st T 2 cos d 0 A Amplitudenanpassung n Anzahl der strahlenden Schlitze b Schlitzabstand halbe Hohlleiterwellenl nge AG 2 Polarwinkel o Winkelversatz 0 Wellenl nge im freien Raum Kopierformel A abs sin x B abs sin D 180 C 32 cos x B sin 180 C 32 cos x B cos 45 1 sin x B X Polarwinkel Startwerte A 1 Amplitudenanpassung B 0 Winkelanpassung o C 23 Schlitzabstand b D 7 Anzahl der Schlitze n konstant w hlen 5 450 CASSY Lab Antriebstechnik 230 V50 He if ih a ger fi 21 Beispiel laden Sicherheitshinweise Machen Sie sich vor der Inbetriebnahme mit den jeweiligen Ger ten und den Bedienungsanleitungen unbedingt vertraut Beachten Sie
79. Schwingkreise 204 Gemischaufbereitung 424 Geradenanpassung 20 g Leiter 107 109 Gl hlampe 219 Gl hstrumpf 279 Grenzleitf higkeit 382 386 Gunn Oszillator 436 H Halbwertszeit 254 Handmessger te 65 Harmonische Analyse 153 155 Harnstoffspaltung 346 Haushaltsessig 323 Hautwiderstand 405 Hei luftmotor 167 Helligkeit 229 Histogramm 25 Hochpass 210 216 Hohlleiter 441 Hydrolyse 351 358 362 Hyperbelanpassung 20 Hysterese 288 12C 428 Impuls 100 103 105 Induktion 181 184 Installation 7 Integral 20 25 Interpolation 18 IR 399 IRPD 63 fe Joule und Wattmeter 58 60 CASSY Lab 453 K Kabelkapazit ten 198 Kalibrieren 41 Kalibrierung 19 Kalium 40 271 Kalorik 161 164 Kalorimetrie 372 K ltemischung 370 Katalyse 346 Kennlinie 219 220 223 225 Kfz 421 424 428 430 432 Kinetik 346 351 354 358 362 Klima 418 Kohlrausch 382 386 Koinzidenz 281 Kommentar 28 Kondensator 194 196 198 Konstante 25 Konzentration 323 Koordinaten 17 Kopieren 16 22 Korrigieren 41 Kraft 170 173 176 178 Kristallwasser 367 Kryoskopie 316 Lebensmittel 295 Leistung 190 192 225 Leitf higkeit 326 329 346 351 358 362 379 386 Leitung 286 Licht 239 Lichtgeschwindigkeit 241 243 Lichtschranke 92 94 Lineale 18 Linien 18 Linienbreite 18 L schen 14 16 22 Luft 135 144 146 Luftdruck 258 Lungenvolumen 416 M Magnetfeld 173 176 184 Manuelle Aufnahme 13
80. Stabilit t der Kopplung ohne Experimentierrahmen reicht nur zum Experimentieren und nicht zum Transport aus Zur Spannungsversorgung der CASSY Module m glichst nur mitgeliefertes Steckernetzger t 12 V 1 6 A verwenden Ein Profi CASSY kann auch ein benachbartes Modul mit Spannung versorgen solange die Ge samtstromaufnahme kleiner 1 6 A bleibt reicht f r max 2 Module schaltet bei berlast ab Erfor derlichenfalls weitere CASSYs separat mit Spannung versorgen Siehe auch m CASSY Lab 47 Technische Daten 2 16 16 4 4 Analoge Spannungseing nge A und B auf 4 mm Sicherheitsbuchsen Aufl sung 12 Bit Messbereich 10 V Messfehler 1 zuz glich 0 5 vom Bereichsendwert Eingangswiderstand 1 MQ Abtastrate 20 000 Werte s 10 000 Werte s f r jeden Eingang Anzahl Messwerte praktisch unbegrenzt PC abh ngig bis 100 Werte s bei h herer Messrate max 16 000 Werte 8 000 Werte f r jeden Eingang Analoge Spannungsausg nge X und Y auf 4 mm Sicherheitsbuchsen Aufl sung 12 Bit Aussteuerbereich 10 V Fehler 1 zuz glich 0 5 vom Bereichsendwert Ausgangsstrom max 100 mA pro Ausgang Abtastrate 10 000 Werte s f r Ausgang X max 100 Werte s f r Ausgang Y PC abh ngig Anzahl Messwerte praktisch unbegrenzt PC abh ngig bis 100 Werte s bei h herer Messrate max 8 000 Werte nur Ausgang X Digitale Eing nge lo bis 115 Logik 5 V oder 24 V Abtastrate max 100 Werte s PC abh ngi
81. Staudruck p 1 2 p v und der Staufl che A n r Der Wider standsbeiwert ist das Verh ltnis der gemessenen Kraft zur gedachten Staukraft p A Es ergibt sich cw 2Fo vo2 p A Im vorliegenden Beispiel ist r 2 5 cm und p 1 g cm also p A 1 96 kg m Die Modellbildung ergibt Fo 0 1828 N und vo 0 325 m s Damit ist cw 1 7 Einh llende Bei kleinen Reibungskr ften proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit gilt f r die Funktionsglei chung der Einh llenden vergl Vogel Probleme aus der Physik f t vol sqr m D 1 4 3n Fo m vol t s0 1 4 37 k t mit ao sqr D m so v0 w0 und k Fo m vo 138 CASSY Lab m Gekoppelte Pendel prnpr ir N auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Zwei gekoppelte Pendel schwingen gleichphasig mit der Frequenz f1 wenn sie um die gleiche Strecke aus der Ruhelage ausgelenkt wurden Wird das zweite Pendel in entgegengesetzter Richtung ausge lenkt schwingen die Pendel gegenphasig mit der Frequenz f2 Lenkt man nur ein Pendel aus wird eine gekoppelte Schwingung mit der Frequenz fn f1 f2 erzeugt bei der die Schwingungsenergie zwischen den beiden Pendeln hin und her bertragen wird Das erste Pendel kommt nach einer gewissen Zeit zur Ruhe w hrend das zweite gleichzeitig seine gr te Amplitude erreicht Die Zeit von einem Stillstand eines Pendels zum n chsten bezeichnet man Ts F r die zugeh rige Schwebungsfrequenz gilt f
82. T in das Diagramm bertragen werden Ebenso bestimmt man die Steigung des zweiten linearen Kurven bereichs nach Zugabe des Kupfersulfats Ein Vergleich der beiden Steigungen ergibt dass die Reaktion fast vollst ndig gestoppt ist 3 Im Diagramm Reaktionsgeschwindigkeit ist die zeitliche Ableitung der Harnstoffkonzentration aufgetragen Deutlich wird die Konstanz der Reaktionsgeschwindigkeit vor der CuSO4 Zugabe und die nahe 0 liegende Reaktionsgeschwindigkeit danach Durch Einf gen einer waagerechten Linie bei dem im Diagramm Harnstoffkonzentration ermittelten Wert f r k2 ES kann der Unterschied verdeutlicht werden Ein Vergleich mit dem Diagramm Reaktionsgeschwindigkeit des Versuchs Reaktion von Marmor mit Salzs ure Bestimmung der Reaktionsordnung zeigt die Unterschiede zwischen einer Reaktion erster Ordnung und dieser Reaktion nullter Ordnung Theoretischer Hintergrund Die Reaktionsgeschwindigkeit r ist als zeitliche nderung der Konzentration eines der Ausgangsstoffe bzw eines der Produkte definiert sie ist also stets auf einen an der Reaktion beteiligten Stoff bezogen Die Anderung der Konzentration der Edukte geht dabei negativ in die Rechnung ein die der Produkte positiv Es gilt also bei der enzymatischen Harnstoffspaltung f r die auf die Harnstoffkonzentration bezogene Reaktionsgeschwindigkeit _ d HaNCONH 3 dt IH NCONH Die Reaktion findet unter Katalyse des Enzyms Urease statt Der Mechanismus kann folgender
83. Zu sammensetzung Bestimmung des eutektischen Gemisches Erstellen eines Phasendiagramms m CASSY Lab 313 Unterk hlen einer Schmelze von Natriumthiosulfat ae auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Die Schmelz und Kristallisationskurve von Natriumthiosulfat 5 hydrat zeigt einige Besonderheiten Die Substanz schmilzt bei ungef hr 48 C kristallisiert jedoch bei gen gender Reinheit und ersch tte rungsfreier Lagerung erst nach starker Unterk hlung unter 30 C W hrend des Erstarrens steigt die Temperatur des Natriumthiosulfats wieder fast bis zum Schmelzpunkt an Diese verschiedenen Bereiche Schmelzen Unterk hlen Kristallisation werden bei der Aufnahme der Schmelz und Kristallisationskurve von Natriumthiosulfat gut sichtbar Zur Unterk hlung einer Schmelze kommt es wenn durch das Fehlen von Kristallisationskeimen die Einstellung des Gleichgewichts zwischen Feststoff und Schmelze verz gert wird Zust nde die wie unterk hlte Schmelzen thermodynamisch instabil jedoch kinetisch gehemmt sind nennt man meta stabil Die Eigenschaft von Natriumthiosulfat eine relativ best ndige unterk hlte Schmelze zu bilden die beim Erstarren warm wird wird zur chemischen Erzeugung von W rme genutzt Handw rmer und Einzel portionspackungen von Essen oder Getr nken z B f r Reisende k nnen so erw rmt werden Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524
84. als neue Gr e definiert Dann m ssen alle Parameter der Formel selbst einge geben werden e Die Formel wird zur Durchf hrung einer freien Anpassung eingesetzt Dabei werden bis zu 4 Pa rameter der Formel vom Programm automatisch so variiert dass die beste bereinstimmung der Messergebnisse mit der Formel erreicht wird Diese Methode ist f r Antennenmessungen sehr e legant und soll nachfolgend kurz erl utert werden m CASSY Lab 447 Freie Anpassung f r Richtdigramme Nach erfolgter Messung mit dem Antennendrehtisch ben tigt die freie Anpassung folgende Schritte Kartesische Darstellung w hlen dazu mit rechter Maustaste im Diagramm Achsenbelegung ndern und unter der x Achse die Schaltfl che Polar ausschalten Freie Anpassung w hlen dazu mit rechter Maustaste im Diagramm Anpassung durchf hren und Freie Anpassung w hlen Formel im Eingabefeld eingeben aus der Liste ausw hlen oder ber die Zwischenablage kopieren ber Kopieren und Einf gen z B auch die untenstehenden Beispiele dabei aber nur die reine Formel markieren Startwerte f r A B C und D eingeben Dabei m glichst vern nftige Werte absch tzen siehe un tenstehende Beispiele Ergebnis automatisch als neuen Kanal Parameter darstellen markieren Dies erzeugt bei der Auswertung eine neue Spalte in der Tabelle mit den berechneten Werten des theoretischen Richt diagramms Bereich markieren w hlen und gesamte Messkurve mit der linken Maustaste markier
85. aus dem Hilfesystem und Einf gen in das Formeleingabefeld rechte Maustaste bertragen werden 160 CASSY Lab m Auswertung Nach einer Aufzeichnung mit F9 l sst sich in der Darstellung Frequenzspektrum mit der Maus an klicken leicht eine Anderung der Verh ltnisse der Oberwellenamplituden verfolgen m CASSY Lab 161 Umwandlung von mechanischer Energie in thermische Energie auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Sicherheitshinweis Standort des Experimentators so w hlen dass Verletzungen durch ein versehentliches Herabfallen des 5 kg W gest cks ausgeschlossen sind Versuchsbeschreibung Die Energie geh rt zu den fundamentalen Gr en der Physik Energie tritt in unterschiedlichen Er scheinungsformen auf die sich ineinander umwandeln lassen Die gesamte Energie bleibt bei Um wandlungsprozessen in einem abgeschlossenen System erhalten In diesem Versuch wird die quivalenz von mechanischer Energie Em und thermischer Energie Eth experimentell nachgewiesen Dazu wird im Experiment durch Kurbeln gegen die Reibungskraft me chanische Arbeit Em verrichtet Dies f hrt zu einer Temperaturerh hung des Kalorimeters und damit zu einer Erh hung der thermischen Energie Eth Durch die Messung der Temperatur und der Anzahl der Umdrehungen k nnen die beiden Energieformen mit den Einheiten Newtonmeter Nm und Joule J quantitativ erfasst werden so dass ihre zahlenm ige Aquivalenz experimentell nachweisbar wird
86. bedeutet dies u0 2r 0 000062 mN m A 0 3 m 2 1 10 7 N A 2 1 10 7 Vs Am Alternativ kann in der Darstellung Amperedefinition auf die x Achse von r in 1 r umgerechnet werden Achse mit der rechten Maustaste anklicken In dieser Darstellung ergibt sich 0 27 durch eine Ge radenanpassung Anmerkung Die Messung enth lt systematische Fehler Zum einen hat der Leiter eine endliche L nge Dies be deutet dass am Leiterende nicht mehr das angenommene Magnetfeld herrscht und hier die Kr fte kleiner werden Au erdem wirkt auf den h ngende Leiter eine kleine entgegengesetzte Kraftkompo nente begr ndet im oberen zur cklaufenden Leiterteil A CASSY Lab 181 Spannungssto Faradaysches Induktionsgesetz auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Faraday fand im Jahre 1831 dass jede nderung des magnetischen Flusses durch eine geschlos sene Leiterschleife in dieser eine elektrische Spannung induziert Der magnetische Fluss ist dabei durch das Leiterschleifenfl chenintegral der magnetischen Flussdichte bzw Induktion B f B dA gegeben Insbesondere zeigte er dass diese induzierte Spannung proportional zur zeitlichen Ableitung des magnetischen Flusses ist und damit der Spannungssto 2 fJ Udt 9 9 4A nur von der nderung des magnetischen Flusses abh ngt Er entdeckte schlie lich das Faradaysche Induktionsgesetz U Es wird die induzierte Spannung U t f r unterschiedli
87. bedient oder unachtsam behandelt wird Wenn anzunehmen ist dass ein gefahrloser Betrieb nicht mehr m glich ist ist das Ger t unverz glich au er Betrieb zu setzen z B bei sichtbaren Sch den Vor Erstinbetriebnahme e berpr fen ob der auf dem Leistungsschild aufgedruckte Wert f r die Netzanschlussspannung mit dem orts blichen Wert bereinstimmt e Gebrauchsanweisung des Ger tes anhand der Katalognummer auf der mitgelieferten CD Gebrauchsanweisungen suchen und lesen Vor Inbetriebnahme e das Geh use auf Besch digungen untersuchen und bei Funktionsst rungen oder sichtbaren Sch den das Ger t au er Betrieb setzen und gegen unbeabsichtigten Betrieb sichern Bei jeder Inbetriebnahme e Ger t nur an Steckdosen mit geerdetem Nullleiter und Schutzleiter anschlie en e Nicht mit Spannungen ber 250 V und Str men ber 10 A beschalten m CASSY Lab 59 u Experimentierleitungen Pr fleitungen und Tastk pfe vor dem Anschluss auf schadhafte Isolation und blanke Dr hte berpr fen Beim Experimentieren mit ber hrungsgef hrlichen Spannungen nur 4 mm Sicherheitskabel ver wenden Steckdose auf der Frontseite kann auch Spannung f hren wenn der Ausgang nicht aktiv ist Defekte Sicherung nur mit einer dem Originalwert entsprechenden Sicherung T 10 A 250 V er setzen Sicherung oder Sicherungshalter niemals kurzschlie en L ftungsschlitze am Geh use immer frei lassen um ausreichende Luftzirkulation zur K hlun
88. beiliegende Gebrauchsanweisung be achten 2 Siehe auch 58 CASSY Lab m Joule und Wattmeter Einf hrung Das Joule und Wattmeter ist ein universelles Multimeter mit Leistungsmesser e zur Messung und Anzeige von Effektivspannung U und Strom I f r Spannungen und Str me belie biger Kurvenform e zur Anzeige der daraus ermittelten Wirkleistung P sowie der zeitlichen Integrale P t dt Ar beit U t dt Spannungssto und I t dt Ladung e mit gro em Leistungsbereich von nW bis kW 12 Dekaden e mit gro er weithin sichtbarer Leuchtziffernanzeige e mit Verbraucheranschluss wahlweise ber 4 mm Sicherheitsbuchsen oder ber Steckdose Front seite e mit Anschlussm glichkeit an den USB Port eines Computers ab Windows 98 2000 zum Auslesen der zeitaufgel sten Kurvenformen U t I t und P t und deren Effektivwerte e kompatibel zu USB 1 x und 2 0 full speed e galvanisch getrennt vom Computer E Developer Information f r eigene Softwareentwicklung im Internet verf gbar Sicherheitshinweise Das Ger t entspricht den Sicherheitsbestimmungen f r elektrische Mess Steuer Regel und Labor ger te nach DIN EN 61010 Teil 1 Es ist f r den Betrieb in trockenen R umen vorgesehen welche f r elektrische Betriebsmittel oder Einrichtungen geeignet sind Bei bestimmungsgem em Gebrauch ist der sichere Betrieb des Ger tes gew hrleistet Die Sicherheit ist jedoch nicht garantiert wenn das Ger t unsachgem
89. ber den Wegaufnehmer an der Stromquellenbox auf Eingang A des Sensor CASSYs Das Fotoelement wird zur Messung der Spannung ber die V Box an den Eingang B des Sen sor CASSYs angeschlossen Versuchsdurchf hrung e e EE Einstellungen laden Blende mit 4 Doppelspalten 469 85 N 2 b 0 20 mm d 0 50 mm Einstellungen laden Blende mit 5 Mehrfachspalten 469 86 N 4 b 0 20 mm d 0 25 mm Fotoelement auf der dem Wegaufnehmer entgegengesetzten Position 6 0 cm stellen Rad des Wegaufnehmers an den Anschlag drehen so dass die Anzeige des Weges sA1 bei etwa 6 0 cm liegt Sollte sich dabei herausstellen dass die Wegmessung ein falsches Vorzeichen liefern wird dann ist der Anschluss der Stromquellenbox auf dem anderen Arm des Wegaufnehmers zu legen 238 CASSY Lab m e Angelschnur an den Halter f r Steckelemente binden und einmal um das Rad des Wegaufnehmers wickeln und ein Massest ck anh ngen e Wegnullpunkt kalibrieren dazu Fotoelement in die Mitte des Verschiebereiters stellen Nullpunkt der Skala bzw Lage des Intensit tshauptmaxima e In den Einstellungen sA1 Korrigieren den Sollwert 0 cm eingeben und anschlie end Offset korri gieren w hlen e Fotoelement wieder auf die dem Wegaufnehmer entgegengesetzten Position schieben und dort festhalten e Falls notwendig die Hintergrundhelligkeit in den Einstellungen UB1 Korrigieren Dazu den Sollwert 0 mV eingeben und anschlie end Offset korrigieren w hlen e M
90. darauf achten dass keine berz hligen Impulse von den Lichtschranken registriert werden z B durch Reflexion eines rotierenden K rpers Messung durch Sto Ende beenden nach vier gemessenen Winkelgeschwindigkeiten beendet sich die Messung von selbst Messwerte mit F9 in die Tabelle f r die Auswertung bernehmen oder mit gt 0 amp n chste Messung initialisieren Auswertung F r die Drehimpulse vor und nach dem Sto die Gesamtdrehimpulse Energien Gesamtenergien sowie den Energieverlust sind eigene Tabellenseiten vorbereitet in welche die Messwerte mit F9 bernommen werden Zur Anzeige sind die Tabellenseiten anzuklicken Sollen diese Gr en bereits unmittelbar nach dem Sto sichtbar sein k nnen die entsprechenden Anzeigeinstrumente ge ffnet werden Au erdem k nnen zus tzliche Formeln f r einen Vergleich mit der Theorie definiert werden F r den elastischen Drehsto gilt amp w1 2 J2 amp w2 J1 J2 amp w1 J1 J2 amp w2 2 J1 amp w1 J2 J1 amp w2 J1 J2 und f r den unelastischen Drehsto gilt amp w1 amp w2 J1 amp w1 J2 amp w2 J1 J2 In allen Formeln ist statt dem griechischen das lateinische w mit vorangestelltem amp einzugeben Tabelle zum Umrechnen zwischen angegebenen Einheiten und SI Einheiten Gr e SI Einheit Faktor angegebene Einheit Tr gheitsmoment J kg m 1000 g m Winkelgeschwindigkeit rad s 1 rad s Drehimpuls L N s m kgm s 1000 mJ
91. dass die Leitf higkeit einer L sung stark von der Konzentration abh ngig ist Au Berdem ist aus den Versuchsergebnissen abzulesen dass starke Elektrolyte die in hohem Ma e dissoziieren den Strom wesentlich besser leiten als Stoffe die nicht oder nur zu einem geringen Anteil dissoziieren Aus der h heren Leitf higkeit der Salzs ure gegen ber den Kochsalzl sungen kann auf die gr ere lo nenbeweglichkeit der Oxoniumionen verglichen mit Natriumionen geschlossen werden Die konzentrierteren Magnesiumsulfat L sungen weisen trotz der h heren lonenladung keine gr ere Leitf higkeit auf als die entsprechenden NaCl L sungen weil die Ionen durch die doppelt so hohe Ladung aufeinander starke elektrostatische Kr fte aus ben Bei niedrigen Konzentrationen gro e Abst nde zwischen den lonen wie z B 0 01 mol l ist die Leitf higkeit vergleichsweise h her als bei NaCl Die erstellten Diagramme k nnen ber das Druckersymbol in der oberen Bildschirmleiste ausgedruckt werden 382 CASSY Lab m Bestimmung der Grenzleitf higkeit von Natriumchlorid SE auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet 21 Beispiel laden Versuchsbeschreibung ber Leitf higkeitsmessungen von L sungen verschiedener Konzentrationen desselben Elektrolyten k nnen einige wichtige Stoffdaten ermittelt werden An Hand der im Versuch gemessenen spezifischen Leitf higkeit Cat von Natriumchlorid L sungen ist zuerst deren quivalent Leitf higkeit Aeq
92. dem Sto der gleiche ist wie nach dem Sto z B durch Messung mit Lichtschranken reicht dazu nicht aus m CASSY Lab 105 Actio Reactio durch Messung der Beschleunigungen Sto auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Es werden w hrend eines elastischen Sto es die Beschleunigungen a1 t und a2 t beider Wagen gemessen Multipliziert man die gemessenen Beschleunigungen mit den Massen m1 und m2 so erh lt man die Kr fte F t und Fat Es wird best tigt dass w hrend des Sto es F1 t F2 t Messprinzip Wird ein Kraftsensor der Masse m so auf einem Wagen angebracht dass die H lfte des Sensors an dem die Zuleitung befestigt ist fest am Wagen montiert ist h ngt die andere H lfte der Masse m 2 beweglich in der Luft Beschleunigt man nun den Wagen so bt diese Masse die Tr gheitskraft F m a 2 aus Diese Kraft wird vom Kraftsensor gemessen und automatisch in die Beschleunigung a umge rechnet Nach Angabe der beiden beschleunigten Massen Wagen Kraftsensor Feder berechnet die Soft ware daraus die beiden Kr fte Fi t m1 a1 t und F2 t m2 a2 t Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 2 Kraftsensoren S 50 N 524 042 4 Kupplungsstecker 340 89 1 Fahrbahn 337 130 106 CASSY Lab m 2 Fahrbahnwagen 337 110 1 Paar Zusatzmassen 337 114 1 Gro e Sto feder 337 473 1 Kleiner Stativfu V f rmig 300 02 1 Stativstange 1m 300 44 1 Muffe mit Ring
93. des Zeigers rot gr n oder gelb erfolgen 2 Siehe auch o CASSY Lab Messgr en Sensoreingang 37 Die erfassbaren Messgr en eines Sensoreingangs h ngen ganz entscheidend von der Sensorbox ab die auf den Sensoreingang aufgesteckt ist Folgende Tabelle definiert die Zuordnung zwischen Sen sorbox Messgr e und Sensor Nr 524 031 524 032 524 033 524 0331 524 034 524 035 524 036 524 037 524 038 524 0381 524 0382 524 039 524 040 524 041 Sensorbox ohne Stromquellen Box BMW Box GM Box GM Z hlrohr S Timer Box pH Box KTY Box Leitf higkeits Box B Box Kombi B Sonde S Axiale B Sonde S dU Box uV Box Br cken Box Messgr e Spannung Strom Widerstand Weg Weg As 1 mm Winkel As 1 mm Weg As 1 cm Winkel As 1 cm Ereignisse Rate Ereignisse Rate Pegel Ereignisse Frequenz Rate Periodendauer Laufzeit Verdunkelungen Dunkelzeit Weg As 1 cm Winkel As 1 cm Linearer Sto v Drehsto pH Wert Spannung Temperatur Widerstand Leitf higkeit magnetische Flussdichte Relativdruck 2000 hPa Relativdruck 70 hPa Absolutdruck magnetische Flussdichte tangential oder axial magnetische Flussdichte axial Spannung Spannung Kraft Sensor Wegaufnehmer 529 031 Bewegungsaufnehmer 337 631 dto Paar Registrierrollen 337 16 dto Fensterz hlrohr z B 559 01 dto i
94. die Messung von selbst e Messwerte mit F9 in die Tabelle f r die Auswertung bernehmen oder mit 0 amp n chste Messung initialisieren Auswertung F r die Impulse vor und nach dem Sto die Gesamtimpulse Energien Gesamtenergien sowie den Energieverlust sind eigene Tabellenseiten vorbereitet in die die Messwerte mit F9 bernommen werden Zur Anzeige sind die Tabellenseiten anzuklicken Sollen diese Gr en bereits unmittelbar nach dem 102 CASSY Lab m Sto sichtbar sein k nnen die entsprechenden Anzeigeinstrumente ge ffnet werden Au erdem k nnen zus tzliche Formeln f r einen Vergleich mit der Theorie definiert werden F r den elastischen Sto gilt 2 m2 v2 m1 m2 v1 m1 m2 2 m1 v1 m2 m1 v2 m1 m2 und f r den unelastischen Sto gilt v1 v2 m1 vi1 m2 v2 m1 m2 v1 v2 Tabelle zum Umrechnen zwischen angegebenen Einheiten und SI Einheiten Gr e SI Einheit Faktor angegebene Einheit Masse m kg 1 kg Geschwindigkeit v m s 1 m s Impuls p N s kg m s 1000 mN s Energie E J kg m s2 1000 mJ m CASSY Lab 103 Impulserhaltung durch Messung der Schwerpunktbewegung Sto auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Es wird die Schwerpunktbewegung w hrend des elastischen oder inelastischen Sto es zweier Wagen beobachtet und damit in beiden F llen gezeigt dass die Geschwindigkeit des Schwerpunkts w hrend des gesamten Sto prozes
95. die Verbindung der Endschalter der Lineareinheit mit dem Steuerger t Sinuskommutie rung Versuchsbeschreibung Servoantriebe werden h ufig zu Positionierzwecken eingesetzt In diesem Versuch treibt ein si nuskommutierter AC Servo eine Lineareinheit an die das zu positionierende Werkst ck bewegt Im Rahmen der Positionsregelung mit direkter Positionierung registriert die Kamera VideoCom mit einer einzeiligen CCD Charge Coupled Device die Regelgr e Position Die Software erfasst diese und berechnet die Stellgr e Spannung f r den AC Servo anhand der im PC vorgegebenen F hrungs gr e Zur Bewegungsaufnahme wird das simulierte Werkst ck mit einem Streifen retroreflektierender Folie versehen Durch die Beleuchtung mit LED Blitzen werden ihre Reflexe von VideoCom erkannt und den realen Positionen des K rpers zugeordnet Durch die Wiederholung in regelm igen Zeitabst nden l sst sich die lineare Bewegung hochaufl send und ber hrungslos erfassen Ben tigte Ger te 1 Profi CASSY 524 016 1 CASSY Lab 524 200 1 VideoCom 337 47 1 Universal Umrichter 3x230 V 735 297 1 Steuerger t Sinuskommutierung 735 293 1 AC Servomotor 731 994 1 Resolver 731 094 1 Lineareinheit 731 085 2 Kupplungsabdeckungen 731 081 1 Wellenendabdeckung 731 071 2 Kupplungen 0 1 0 3 731 06 1 Kamerastativ z B 300 59 diverse Sicherheitsexperimentierkabel 1 PC ab Windows 98 2000 Zum Netzanschluss des Universal Umrichters ist eine Ein
96. die leitungsgef hrte Welle der Speiseleitung in eine Freiraumwelle umsetzen Antennen sind daher bergangsstrukturen die Leitungen und den freien Raum miteinander verbinden Von gro em Inte resse sind die Strahlungseigenschaften einer Antenne die je nach Einsatzzweck in Rundfunk Richtfunk oder Radar sehr unterschiedlich sein k nnen Weit verbreitet sind z B Antennen mit starker Richt wirkung Es wird die Benutzung des Antennenmessplatzes T 7 6 1 mit dem Antennendrehtisch 737 405 er l utert Am Beispiel einer A 2 Dipolantenne wird die Aufnahme von Richtdiagrammen gezeigt F r die Messungen an allen anderen Testantennen Ausstattungen T 7 6 2 bis T 7 6 5 wird auf das Ver suchshandbuch T 7 6 Antennentechnik 568 701 verwiesen Zus tzliche Hinweise sind der Gebrauchsanweisung zu 737 405 zu entnehmen Ben tigte Ger te 1 Antennendrehtisch 737 405 1 Gunn Oszillator 737 01 1 Einwegleitung empfehlenswert 73706 1 PIN Modulator empfehlenswert 737 05 1 Gro e Hornantenne 737 21 m CASSY Lab 445 2 Stativf e MF 301 21 1 Satz Noppenabsorber 737 390 1 Satz Dipolantennen 737411 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Bauen Sie den Versuch nach Skizze auf Benutzen Sie zum Aufstellen des Senders Mikrowellen komponenten die mitgelieferten Stativstangen mit 345 mm L nge Zus tzliche Hinweise siehe Gebrauchsanweisung zu 737 405 Die Entfernung ro zwischen der Quellen und der Testantenne soll i d R die Fern
97. e Zur Energiekalibrierung das Mischpr parat ber dem Detektor anbringen Spektrum aufnehmen F9 und anhand der Linien bei 662 keV und 59 5 keV kalibrieren e Das Mischpr parat entfernen und den Gl hstrumpf Th 232 anbringen Spektrum aufnehmen Auswertung Anhand der Literaturwerte oder auch von Internetadressen wie http nucleardata nuclear lu se nuc leardata toi werden die gemessenen Linien den einzelnen Isotopen der Thorium Zerfallskette zuge ordnet Hinweise Neuere Gl hstr mpfe enthalten kein Thorium mehr sondern Yttrium Im Laufe der ersten Jahre nach Herstellung ndert sich die Intensit t einzelner Linien da sich das radioaktive Gleichgewicht neu einstellen muss Insbesondere verh lt sich die Intensit t der Linien bei 338 und 911 keV Zerfall von Ac 228 zu Th 228 anders als die restlichen Linien Auch die Ko Linien werden dadurch beeinflusst Aufgrund der Staubentwicklung m glichst keine bereits in einer Lampe entz ndeten Gl hstr mpfe verwenden m CASSY Lab Koinzidenz und y y Winkelkorrelation beim Zerfall von Positronen F e A fami E Beispiel laden Sicherheitshinweis 281 Beim Umgang mit radioaktiven Pr paraten sind l nderspezifische Auflagen zu beachten in der Bun desrepublik Deutschland z B die Strahlenschutzverordnung StrlSchV Die im Versuch verwandten radioaktiven Stoffe sind nach StrlSchV f r den Unterricht an Schulen bauartzugelassen Da sie ioni sierende Strahlung e
98. einer Sensorbox Timer Eing nge mit 32 Bit Z hlern auf Sensorbox Steckpl tzen A und B z B f r BMW Box GM Box oder Timer Box Z hlfrequenz max 100 KHz Zeitaufl sung 0 25 us Messzeit zwischen zwei Ereignissen am selben Eingang min 100 us Messzeit zwischen zwei Ereignissen an verschiedenen Eing ngen min 0 25 us Speicher max 10 000 Zeitpunkte 2 500 pro Eingang Umschaltrelais Schaltanzeige mit LED Bereich max 100V 2A Analoger Ausgang PWM Ausgang pulsweitenmoduliert schaltbare Spannungsquelle Schalt anzeige mit LED z B f r Haltemagnet oder Experimentversorgung Spannung variabel max 16 V 200 mA Last gt 80 Q PWM Bereich 0 aus 5 95 1 Aufl sung 100 an PWM Frequenz 100 Hz Digitale Eing nge TTL auf Sensorbox Steckpl tzen A und B z Zt nur f r automatische Sensorbox Erkennung verwendet Digitale Ausg nge TTL auf Sensorbox Steckpl tzen A und B z Zt nur f r automatische Messbereichsumschaltung einer Sensorbox verwendet USB Port USB Version bzw serielle Schnittstelle RS232 SubD 9 zum Anschluss eines Com puters CASSY Bus zum Anschluss weiterer CASSY Module oder des CASSY Displays Abmessungen BxHxT 115 mm x 295 mm x 45 mm Masse 1 0 kg Lieferumfang Sensor CASSY Software CASSY Lab ohne Freischaltcode f r Windows 95 98 NT oder h her mit ausf hrlicher Hilfe 20 Nutzungen frei dann als Demoversion nutzbar Installationsanleitung USB Kabel bzw ser
99. geeignet 21 Beispiel laden mit Power CASSY 21 Beispiel laden ohne Power CASSY m CASSY Lab 189 Versuchsbeschreibung Es werden Prim r und Sekund rspannung sowie Prim r und Sekund rstrom eines belasteten Transformators als zeitabh ngige Gr en erfasst CASSY Lab ermittelt daraus unmittelbar die zeit abh ngigen Leistungen im Prim r und Sekund rkreis sowie die Effektivwerte von Spannung und Strom die Phasenbeziehungen und die Wirkleistungen Ben tigte Ger te 1 Power CASSY 524 011 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Ubungstransformator 562 801 1 Schiebewiderstand 100 Q 537 34 1 Kabel 25 cm schwarz 500 414 6 Kabel 100 cm schwarz 500 444 4 PC ab Windows 95 98 NT Alternativ ohne Power CASSY 2 Sensor CASSYs 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Kleinspannungs Stelltrafo S 521 35 1 Ubungstransformator 562 801 1 Schiebewiderstand 100 Q 537 34 2 Kabel 25 cm schwarz 500 414 8 Kabel 100 cm schwarz 500 444 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Die Prim rseite des Transformators wird vom Power CASSY bzw vom Stelltrafo ca 6 V gespeist Im zweiten Fall muss Prim rspannung Prim rstrom und Phasenlage cos noch von einem zweiten Sensor CASSY gemessen werden Auf der Sekund rseite bernimmt ein Sensor CASSY die erforderlichen Messungen von Spannung Strom und Phasenlage cos Der Transformator wird durch den Schiebewiderstand ohmsch cos 1 belastet Bei Verf gbar
100. grob abgesch tzt werden Im Beispiel liegt die Durchlass spannung der roten Leuchtdiode bei etwa U 1 4 V Daraus folgt hc eU 880 nm Anmerkung Bei Leuchtdioden kann keine pr zise Angabe ber die Wellenl nge des emittierten Lichts get tigt werden da sie ein relativ breites Frequenzband emittieren welches i a noch durch ein eingef rbtes Geh use gefiltert wird Daher ist die obige Wellenl ngenbestimmung nur als grobe Absch tzung zu verstehen m CASSY Lab 223 Kennlinie eines Transistors E Beispiel laden Kollektorstrom gegen Basisstrom E Beispiel laden Kollektorstrom gegen Kollektor Emitter Spannung Versuchsbeschreibung Transistoren geh ren zu den wichtigsten Halbleiter Bauelementen in der elektronischen Schaltungs technik Die Elektroden eines bipolaren Transistors hei en Emitter Basis und Kollektor Er besteht aus insgesamt 3 n leitenden und p leitenden Schichten in der Reihenfolge npn und pnp Es werden die beiden Ausgangskennlinien eines npn Transistors gemessen also die Abh ngigkeit des Kollektorstroms Ic vom Basisstrom IB bei konstanter Kollektor Emitter Spannung sowie die Abh n gigkeit des Kollektorstroms Ic von der Kollektor Emitter Spannung UCE bei verschiedenen konstanten Basisstr men IB untersucht Ben tigte Ger te Paar Kabel 25 cm rot und blau 501 44 Paar Kabel 50 cm rot und blau 501 45 PC ab Windows 95 98 NT
101. hren und Ausgleichsgerade und anschlie ende Markierung eines schmalen Kurvenbereichs um den Wendepunkt der linken Flanke des Peaks Danach wird f r jeden Peak die dazu geh rende Basislinie bestimmt Diese wird ebenfalls als Ausgleichsgerade konstruiert wobei als Kurvenbereich der jeweilige Bereich kurz vor dem Peak zu markieren ist Im Versuchsbeispiel liegen die Peaks sehr nahe beieinander so dass die erste Basislinie auch f r den zweiten Peak benutzt wird und die Basislinie des dritten Peaks als waagerechte Linie durch das vorherige Minimum konstruiert werden muss Die sich daraus ergebenden Fehler bleiben jedoch gering 0 3 C Der Schnittpunkt zwischen Wendetangente jedes Peaks und zugeh riger Basislinie wird in der Diffe renzthermoanalyse als Temperaturwert f r den Phasen bergang bzw die einsetzende Reaktion an gegeben Da die DTA eine dynamische Analysemethode ist k nnen diese Temperaturen je nach den Bedingungen etwas von den thermodynamischen Gleichgewichtstemperaturen abweichen Zur genauen Bestimmung des Schnittpunkts schaltet man mit Alt K die Koordinatenanzeige an posi tioniert den Mauszeiger auf dem Schnittpunkt und kann nun mit Alt T die angegebene Temperatur im Diagramm eintragen Zus tzlich k nnen die berg nge mit einer senkrechten Linie Tastenkombination Alt S und einem erl uternden Text Alt T versehen werden Die DTA von Kupfersulfat zeigt bis 150 C drei Peaks Der erste ca 96 C geh rt zur Abspaltu
102. im Konzentra tions Zeit Diagramm des Harnstoffs die Geradensteigung bestimmt werden Dass Urease bei Raumtemperatur nicht lange haltbar ist zeigt sich auch in der Abnahme der Reakti onsgeschwindigkeit mit steigender Versuchsdauer Die Linearit t der Kurve f r die Harnstoffkonzent ration ist also nur zu Reaktionsbeginn gegeben 350 CASSY Lab m Weitere Versuchsm glichkeiten Eine Versuchsreihe mit verschiedenen Anfangskonzentrationen des Harnstoffs z B 0 005 mol l 0 01 mol l 0 025 mol l 0 05 mol l 0 075 mol l 0 1 mol l 0 2 mol l macht eine genauere Untersuchung der enzymatischen Reaktionskinetik m glich Dazu tr gt man in einem neuen Diagramm die Reakti onsgeschwindigkeit in Abh ngigkeit von der Anfangskonzentration des Harnstoffs auf Aus der sich ergebenden maximalen Reaktionsgeschwindigkeit rmax kann die Michaeliskonstante Km bestimmt werden Km ist definiert als _k tka _ EIS K TO k Es 1 und h ngt mit der Reaktionsgeschwindigkeit zusammen ber r k E ES z E 2 Geht man davon aus dass rmax erreicht ist wenn das Enzym mit Substrat ges ttigt ist so muss bei 2 rmax die H lfte des Enzyms als Enzym Substrat Komplex vorliegen Dann ist E ES aus 1 folgt damit Km S bei 1 2 rmax Da dar ber hinaus f r hohe Substratkonzentrationen gilt Imax K2 EI Es 3 ist mit der Michaeliskonstante und der maximalen Reaktionsgeschwindigkeit die Reaktionsgeschwin digkeit ei
103. ist gew hnlich etwas kleiner als 1 Dies ist auf nicht erfasste W rmeverluste wie z B thermischer Kontakt des Kalorimeters mit der Nylonschnur oder der Kunststoffhalterung zur ckzuf hren 164 CASSY Lab m Umwandlung von elektrischer Energie in thermische Energie Alternativ E Beispiel laden Sicherheitshinweis Implosionsgefahr Das Dewargef ist ein d nnwandiges hochevakuiertes Glasgef das bei me chanischer Belastung zerspringen kann Dewargef nicht sto en oder fallen lassen Keine harten Gegenst nde in den Glasmantel fallen lassen Glasmantel nicht mit scharfen Gegenst nden verkratzen m CASSY Lab 165 Versuchsbeschreibung Energie ist ein Ma f r gespeicherte Arbeit Sie kann in unterschiedlichen Erscheinungsformen auf treten die sich ineinander umwandeln lassen In einem abgeschlossenen System bleibt bei Umwand lungsprozessen die gesamte Energie erhalten Die Energie geh rt daher zu den fundamentalen Gr en der Physik In diesem Versuch wird die quivalenz von elektrischer Energie Eel und thermischer Energie Eth ex perimentell nachgewiesen Dazu wird die im Experiment zugef hrte elektrische Energie Eel in der Heizwicklung oder Heizspirale in W rme Eth umgewandelt Dies f hrt zu einer Temperaturerh hung des Kalorimeters oder Wassers in welches die Heizspirale eingetaucht ist Durch die parallele Mes sung des Stromes und der Temperatur als Funktion der Zeit t k nnen b
104. kann also als F Fo sgn v mit konstantem Fo geschrieben werden Als Modellgleichung ergibt sich damit s a D m s Fo m sgn v Die Gewichtskraft m g bleibt unber cksichtigt siehe Anmerkung zur Gewichtskraft Die Konstanten D und m entsprechen der Federkonstanten und der schwingenden Masse Weil auch ein Teil der Feder schwingt ist die schwingende Masse um etwa 20 g 1 3 der Federmasse gr er als die Masse des Pendelk rpers m CASSY Lab 127 Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Laser Bewegungssensor S 524 073 1 Stativstab mit Gewinde 309 00 335 1 Paar Schraubenfedern 352 15 1 Teller f r Schlitzgewichte 500 g 315 452 1 Stativstange 1m 300 44 1 Stativstange 25 cm 300 41 1 Stativstange 90 abgewinkelt 300 51 3 Leybold Muffen 301 01 1 Gro er Stativfu V f rmig 300 01 4 PC ab Windows 95 98 NT Alternative Statt des Laser Bewegungssensors S kann auch der Kraftsensor S 50 N 524 042 zur Wegmessung verwendet werden Aus der gemessenen Kraft FA1 und der Federkonstanten D kann dann durch eine Formel die Auslenkung sA1 FA1 D berechnet werden Versuchsaufbau siehe Skizze Das Federpendel mit der gro en Feder 3 5 mm aufbauen Zur Wegmessung an der untersten Federwindung ein St ck retroreflektierende Folie so anbringen dass der Laserspot des Bewegungs sensors w hrend der gesamten Schwingung auf die Folie trifft wenn notwendig Folie au erhalb der Feder anbringen Die
105. kann direkt auf den Dis kriminator Vorverst rker gesteckt werden Er liefert dann deutlich h here Pulse als in der Streukammer da die Belastung durch die Kapazit t des HF Kabels entf llt Der Halbleiterdetektor ist lichtempfindlich deshalb direkte Beleuchtung der Vakuumkammer vermeiden um die Messergebnisse nicht zu verf lschen Bei Messungen mit dem Halbleiterdetektor entsteht ein relativ hoher Rauschpegel der sich auch durch Erdung des Versuches nicht vollst ndig entfernen l sst In den unteren 100 Kan len entsteht so eine 260 CASSY Lab m recht hohe Z hlrate Durch die automatische Skalierung des Spektrums ist die eigentliche Linie dann nur schlecht zu sehen Hier sollte im Diagramm ein Zoom verwendet werden Aufgrund der internen Architektur der VKA Box bietet es sich in diesem Fall an mit Verst rkungen unter 4 6 zu arbeiten Bedingt durch die Abdeckung der Pr parate ergibt sich ein hoher Offset der Energie Das gemessene Spektrum beginnt erst bei einer Energie von 1 2 MeV Teilchen mit geringerer Energie werden bereits vor dem Detektor gestoppt m CASSY Lab 261 Bestimmung des Energieverlustes von a Strahlung in Aluminium und in Gold auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Sicherheitshinweis Beim Umgang mit radioaktiven Pr paraten sind l nderspezifische Auflagen zu beachten in der Bun desrepublik Deutschland z B die Strahlenschutzverordnung StrlSchV Die im Versuch verwandten radioaktiven Sto
106. kleinen Mikrowellenleistungen bzw Empfangsspannungen U lt 5 mV Das Antennenmesssystem erlaubt jedoch auch die Eingabe anderer Detektorcharakteristiken Streng genommen muss die G ltigkeit der Kennlinienauswahl berpr ft werden Das setzt ein einstellbares D mpfungsglied 737 09 voraus mit dem das Antennensignal vor dem Detektor definiert abgeschw cht werden kann Weitere Messbeispiele Messungen mit PIN Modulator und Einwegleitung 1 2 Dipol 1 2 Dipol vertikal 2X 2 Dipol 3 2 Dipol 4X 2 Dipol 8X 2 Dipol Wendelantenne rechtsdrehend Yagiantenne mit 4 Direktoren und 1 Reflektor Yagiantenne mit 4 Direktoren und 1 Reflektor vertikal Yagiantenne mit 1 Direktor und 1 Reflektor Yagiantenne mit 1 Direktor Yagiantenne mit 1 Reflektor Darstellung der elektronischen Strahlschwenkung Phase Array an der Hohlleiterschlitzantenne 737 424 Messungen ohne PIN Modulator mit direkter Gunn Modulation 21 1 2 Dipol der kleinere Modulationsgrad bei direkter Modulation f hrt auf deutlich schw chere Empfangssignals und einen entsprechend verringerten Signal Rauschabstand 21 Wendelantenne linksdrehend E Yagiantenne mit 4 Direktoren und 1 Reflektor EEE EEE EEE GGG Formeln in Richtdiagrammen Messergebnisse k nnen mit ihren theoretischen Richtdiagrammen verglichen werden falls eine ge eignete Formel zug nglich ist oder abgeleitet werden kann Der Einsatz von Formeln kann unter schiedlich erfolgen e Die Formel wird
107. l die Konzentration des Harnstoffs zu Beginn der Reaktion Zur Berechnung der Harnstoffkonzentration muss in den Einstellungen xo im Feld Formel noch der erste Leitf higkeitswert der Messung an Stelle der Vorgabe eingetragen werden Diese Berechnung der Harnstoffkonzentration ist bis zum Zeitpunkt der Kupfersulfat Zugabe korrekt Bereich A im Diagramm danach wird CA1 auch von den anwesenden Kupfer und Sulfationen beein flusst Bereiche B und C Nach vollst ndigem L sen des Kupfersulfats ist jedoch die relative nderung der Leitf higkeit und damit die Steigung der Kurve der Harnstoffkonzentration wieder nur von der weiteren Harnstoffhydrolyse abh ngig C Deshalb kann auch die Reaktionsgeschwindigkeit nach der Vergiftung der Urease bestimmt werden Die Steigung der resultierenden Geraden in der Auftragung der Harnstoffkonzentration gegen die Zeit gibt den Wert f r k2 ES an Da ES im Flie gleichgewicht nahezu konstant ist siehe theoretischer Hintergrund ergibt sich f r die Reaktionsgeschwindigkeit r ann hernd eine Gerade Zur Berechnung m CASSY Lab 349 der Anfangsgeschwindigkeit der Reaktion legt man dem Kurvenbereich bis t 60 s eine Gerade an Dazu bet tigt man im Diagramm die rechte Maustaste w hlt Anpassung durchf hren und Aus gleichsgerade und markiert den angegebenen Kurvenbereich Die Steigung der Gerade wird als Pa rameter A links unten in der Statuszeile angegeben und kann mit der linken Maustaste oder mit Alt
108. le in der Tabelle abgelesen oder aus den Eigenschaften eines gemessenen Spektrums entnommen mit rechter Maustaste auf das Symbol eines Spektrums klicken Die Gesamtz hlrate einer Gau kurve betr gt damit A ON2T AE Die Parameter A und o werden beim Anpassen der Gau kurve als Ergebnis ausgegeben die Breite AE eines Kanals kann aus der Energiedifferenz zweier Kan le in der Tabelle abgelesen werden Die mathematisch saubere L sung dieses Problems w re die Angabe der Amplitude A generell in Z hlrate pro Energieintervall aber dies ist in der Praxis un blich 24 CASSY Lab m Einstellungen 8 ber dieses Dialogfenster lassen sich alle Einstellungen au er der Messparameter vornehmen Diese Einstellungen sind in sechs Gruppen gegliedert CASSY Definition der Ein und Ausg nge der CASSYs Parameter Formel FFT Definition zus tzlicher Gr en als Parameter durch Formel FFT Darstellung nderung der Spaltenbelegung der Tabelle und Achsenbelegung des Diagramms Modellbildung Definition von Modellen ber Differenzialgleichungen Kommentar Platz f r eigenen Text Allgemein Wahl des seriellen Ger ts der seriellen Schnittstelle und Abspeichern der Vorgaben EEHEEHE Einstellungen CASSY 8 Hier wird die aktuelle Anordnung von CASSY Modulen und Sensorboxen angezeigt Wenn sich die aktuelle Anordnung ndert z B neues Modul oder neue Sensorbox wird diese nderung auch in der Anzeige durchgef hrt
109. m den Leitf higkeitssensor Abst nde zu den Becherglasw nden einhalten tr gt in den Einstellungen CA1 unter Korrigieren den Sollwert in der zweiten Zeile ein und bet tigt nach Erreichen eines sta bilen Messwertes die Schaltfl che Faktor korrigieren e Sensor CASSY Elektroden und Chemie Box markieren so dass sie sp ter am gleichen Eingang wieder verwendet werden k nnen nur dann passt die gespeicherte Kalibrierung e F r sp tere Verwendungen die kalibrierten Einstellungen mit F2 unter einem neuen Namen ab speichern e Sind andere Volumenabst nde als 0 2 mi gew nscht so kann in den Einstellungen V im Feld Formel die Vorgabe ge ndert und z B 0 5 n 0 5 f r Abst nde von 0 5 ml eingegeben werden Versuchsdurchf hrung e Kalibrierte Einstellungen verwenden oder laden e Die ersten Messwerte mit der Taste F9 oder der Schaltfl che 5 ermitteln e 20 ml Natronlauge kontinuierlich langsam zutropfen lassen und in Abst nden von 0 2 ml mit F9 den pH Wert und die Leitf higkeit aufnehmen e Zum Einsatz von Motorb rette und Lichtschranke f r die automatische Titration siehe die entspre chenden Versuchsbeispiele Auswertung Die Ermittlung des quivalenzpunkts aus der Leitf higkeit erfolgt grafisch Zun chst bet tigt man die rechte Maustaste im Koordinatensystem und w hlt Anpassung durchf hren und Ausgleichsgerade Dann wird einer der beiden Kurvenbereiche markiert dem die Gerade angepasst werden soll dies sind
110. m glichst gro en Abstandes Pr parate nur am oberen Ende des Me tallhalters anfassen Versuchsbeschreibung Die Intensit t von y Strahlung hinter einem Absorber wird in Abh ngigkeit von der Absorberdicke ge messen Daraus folgt die Best tigung des Lambertschen Schw chungsgesetzes Der lineare Schw chungskoeffizient u und die Halbwertsdicke d1 2 werden abgeleitet 270 CASSY Lab m Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 VKA Box 524 058 1 Satz Radioaktive Pr parate 559 83 1 Satz Absorber und Targets 559 94 1 Szintillationsz hler 559 901 1 Detektor Ausgangsstufe 559 912 1 Hochspannungsnetzger t 1 5 kV 521 68 1 Sockel zum Szintillationsz hler 559 891 1 Stativstange 47 cm 300 42 1 Leybold Muffe 301 01 1 Universalklemme 0 80 mm 666 555 4 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Die Ausgangsstufe des Szintillationsz hlers wird mit der VKA Box und dem Hochspannungsnetzger t verbunden Der Szintillationsz hler wird im Sockel montiert und die Spitze des Szintillationsz hlers mit dem Plexiglasrohr umgeben Das Pr parat wird mittels Stativmaterial ber dem Szintillationsz hler platziert so dass es sich einige Zentimeter oberhalb des Detektors befindet Die Absorber werden auf das Plexiglasrohr gelegt Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Zun chst das Co 60 Pr parat einspannen und das Spektrum ohne Absorber aufnehmen F9 dabei die Hochspannung so einstellen da
111. nach Rechtsklick so ver ndert werden dass das Modell mit der Messung berein stimmt Die Abh ngigkeit der Modell Reibungskraft von der Geschwindigkeit ist in der Darstellung Reibungs kraft zu sehen Zur Best tigung des Modells kann der Betrag der Reibungskraft Fo erh ht werden dazu die abge winkelte Stativstange etwas weiter vorne fest klemmen Wird nun der Betrag der Reibungskraft Fo im Modell entsprechend erh ht und eventuell die Anfangsgeschwindigkeit vo korrigiert so werden die neue gemessene Schwingung und das mathematische Modell wieder berein stimmen 128 CASSY Lab m Absch tzung der Reibungskraft Die Gr enordnung der Gleitreibungskraft kann direkt aus dem experimentellen Aufbau abgesch tzt werden Der Betrag der Reibungskraft f r Gleitreibung ist gegeben durch Fo FN u m g sin a mit der Gleitreibungszahl u und der Normalkraft Fn m g sin Im Beispiel war der Winkel zwischen Lot und Reibungsachse etwa 2 und u 0 12 Gleitreibungszahl f r Stahl auf Stahl und man erh lt in bereinstimmung mit dem Ergebnis der Modellbildung Fo 20 mN Einh llende Die lineare Abnahme der Schwingungsamplitude bei betragsm ig konstanter Reibungskraft folgt aus der Energieerhaltung Zwischen zwei aufeinander folgenden Umkehrpunkten s1 gt 0 und s2 lt 0 leistet die Reibung die Arbeit W Fo s1 Fo s2 Weil an den Umkehrpunkten die kinetische Energie 0 ist bleibt nur die Energie in der Feder 1 2 D s1 und 1 2 D s2 si
112. ngige periodische Signal S1 durch eine gewichtete Summe von cos oder sin Funktionen dargestellt werden kann F r die im Versuch verwendete Dreieck bzw Rechteckfunktion lautet die Reihenentwicklung von S1 nach trigonometrischen Funktionen bis zur neunten Ordnung Dreieck S3 4 8 3 14N2 cos 360 f t 1 9 cos 360 3 F t 1 25 cos 360 5 f t 1 49 cos 360 7 F t 1 81 cos 360 9 F t Rechteck S3 4 4 3 14 sin 360 F t 1 3 sin 360 3 F t 1 5 sin 360 5 F t 1 7 sin 360 7 f t 1 9 sin 360 9 F t 154 CASSY Lab m Der zeitabh ngigen Funktion S1 entspricht somit ein diskretes Frequenzspektrum mit unterschiedlichen Amplituden Die Verallgemeinerung dieser Zerlegung auf nicht periodische Signale f hrt zum Fou rier Integral das dem zeitabh ngigen Signal S1 ein kontinuierliches Frequenzspektrum F1 zuordnet Die nummerische Berechnung des Frequenzspektrums F1 wird besonders effizient wenn man ein digitalisiertes Signal von N 2 p Datenpunkten zugrundelegt Statt der ca N Rechenoperationen m ssen dann nur noch ca N log2 N Operationen durchgef hrt werden Dieses wesentlich weniger zeitaufw ndige Verfahren bezeichnet man als schnelle Fourier Transformation FFT Mit einem solchen Algorithmus berechnet CASSY Lab das Frequenzspektrum F1 Zun chst werden allerdings die vorhandenen Messpunkte derart gewichtet dass Nichtperiodizit ten am Rand keine gro e Rolle mehr spielen am Rand mit 0 in der Mitte maximal Kaiser
113. obere Leiterschleife mit dem Leiterschleifenhalter und wird so positioniert dass der Abstand der beiden Leiterschleifen bei mittlerem Hub des h henverstellbaren St nders etwa 5 mm betr gt Die beiden 4 mm Buchsen auf der Unterseite des Kraftsensors sind als Einspeisepunkte f r den Lei terschleifenhalter gedacht Sie sind intern nicht beschaltet Der Kraftsensor wird ber die Br ckenbox an Eingang A des Sensor CASSYs angeschlossen Der Strom flie t vom 20 A Netzger t ber die 30 A Box auf Eingang B des Sensor CASSYs nacheinander durch beide Leiterschleifen und wieder zur ck zum Netzger t Nun Leiterschleife auf dem St nder langsam der h ngenden Leiterschleife n hern bis sich beide ge rade ber hren dann haben die Drahtmitten einen Abstand r 2 mm Dabei Parallelit t des h hen verstellbaren St nders zur h ngenden Leiterschleife berpr fen und gegebenenfalls mit seinen Stell schrauben korrigieren Nullpunktschieber am h herverstellbaren St nder auf eine definierte Marke einstellen und mittels H henverstellung den gew nschten Abstand zwischen beiden Leiterschleifen einstellen z B r 4 mm Gute Messergebnisse erfordern hier sehr sorgf ltige Justierungen Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e In Einstellungen Kraft FA1 Kraftsensor durch gt 0 auf Null setzen und falls erforderlich durch LED an aus die Smooth LED auf der Br cken Box einschalten e Evtl in Einstellungen Strom IB1 den Stromwert z
114. r Pocket CASSY und Mo bile CASSY f r Pocket CASSY und Mo bile CASSY Torzeit angeben dto mit H ufigkeitsverteilung als alternative Darstellung von Ereignis an E nach F Nummer der Verdunkelung Dauer der Verdunkelung Radius angeben Fahnenbreite angeben Fahnenbreite und Radius angeben an linker Buchse anschlie en zus tzlich Radius angeben 40 524 077 Auto Box Z 524 078 CAN Bus Box 524 081 LIN Bus Box Primarspannung Sekund rspannung Schlie abschnitt Drehzahl CAN Bus Botschaft CAN Bus Daten LIN Bus Spannung LIN Bus Botschaft LIN Bus Daten CASSY Lab Kapazitiver Messwertgeber 738 987 integriert integriert Mit bezeichnete Sensoren brauchen zum Anschluss an die Sensorbox ein 6 poliges Verbindungskabel 501 16 2 Siehe auch m CASSY Lab 41 Korrigieren Sensoreingang Zur Korrektur von Messwerten gibt es verschiedene M glichkeiten die sich alle einfach aus dem Dia logfenster ergeben Links vom Gleichheitszeichen k nnen ein Offset Verschiebung und oder ein Faktor eingegeben werden mit denen die Software aus den links angezeigten Messwerten Istwerte die Anzeigewerte rechts vom Gleichheitszeichen Sollwerte berechnet Zur Berechnung der Korrektur muss jeweils Offset korrigieren oder Faktor korrigieren bet tigt werden Alternativ k nnen auch die beiden Sollwerte oder jeweils ein Sollwert und ein Rechenwert vorgegeben werden Korrektur l schen verwirft die Korrektur Abspei
115. r die Zentrifugalkraft F m gt r best tigt werden Beim Fliehkraftger t wird die bei Rotation auf die Masse m wirkende Kraft F ber einen gelenkig ge lagerten Hebel und einen in der Drehachse angebrachten Druckstift auf ein St ck Federstahl bertragen dessen Auslenkung mit einem DMS Dehnungsmessstreifen in Br ckenschaltung elektrisch gemessen wird Im benutzten Messbereich ist die Verformung des Federstahls elastisch und damit proportional zur Kraft F Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Timer Box oder Timer S 524 034 oder 524 074 1 Fliehkraftger t S 524 068 1 Netzger t 521 49 1 Gabellichtschranke 337 46 1 Verbindungskabel 6 polig 501 16 1 Tischklemme 301 06 1 Kleiner Stativfu V f rmig 300 02 1 Stativstange 10 cm 300 40 1 Paar Kabel 50 cm rot undblau 501 45 1 PC ab Windows 95 98 NT Vorhandene Fliehkraftger te 347 21 k nnen mit dem Fliehkraftadapter 524 0681 nachger stet werden Diese Kombination unterscheidet sich in der Handhabung und in den Messergebnissen nicht vom Fliehkraftger t S 524 068 Vor dem ersten Gebrauch des Fliehkraftger tes 347 21 mit dem Fliehkraftadapter 524 0681 sollten jedoch Nullpunkt und Verst rkung am Fliehkraftger t gem Gebrauchsanleitung zum Fliehkraftadapter einmal eingestellt werden 118 CASSY Lab m Versuchsaufbau siehe Skizze Zun chst wird das Fliehkraftger t mit der Tischklemme am Tisch befestigt Die Lichtschranke wird unter Ve
116. s Kupfer 3900 m s 3710 m s Aluminium 5000 m s 5040 m s m CASSY Lab 153 Fourier Analyse von simulierten Signalen 21 Beispiel laden simuliertes Rechtecksignal 21 Beispiel laden simuliertes Dreiecksignal Versuchsbeschreibung Die Frequenzanalyse ist eine gebr uchliche Arbeitsmethode f r eine Vielzahl von Anwendungen bei denen zeitlich ver nderliche Signale oder Messwerte auftreten So ist beispielsweise in der Akustik die genaue Kenntnis der Obert ne eines Klangs f r die k nstliche Erzeugung von Kl ngen oder Sprache wichtig In diesem Versuch soll als Einstieg in das Thema der Fourier Transformation zun chst die Fou rier Transformierte von einfachen periodischen Signalen untersucht werden Dazu wird in einem ersten Schritt die Fourier Transformierte eines nummerisch simulierten Signals berechnet und die Frequenzen und die zugeh rigen Amplituden bestimmt Fourier Analyse Auf der Basis dieser harmonischen A nalyse wird dann in einem zweiten Schritt das zeitlich ver nderliche Signal entsprechend dem Fou rier Theorem wieder zusammengesetzt und mit der theoretisch berechneten Fourier Reihe sowie dem nummerisch simulierten Ausgangssignal verglichen Fourier Synthese Ben tigte Ger te 1 CASSY Lab 524 200 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau Hinweis Dieser Versuch ist ein reines Simulationsexperiment zur Fourier Analyse mit CASSY Lab F r ein Experiment mit elektrischen Signalen entsprechender Signalform sei au
117. seinen Zerfallsproduk ten auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Sicherheitshinweis Beim Umgang mit radioaktiven Pr paraten sind l nderspezifische Auflagen zu beachten in der Bun desrepublik Deutschland z B die Strahlenschutzverordnung StrIlSchV Die im Versuch verwandten radioaktiven Stoffe sind nach StrlSchV f r den Unterricht an Schulen bauartzugelassen Da sie ioni sierende Strahlung erzeugen m ssen beim Umgang dennoch folgende Sicherheitsregeln befolgt werden Pr parate vor dem Zugriff Unbefugter sch tzen Vor Benutzung Pr parate auf Unversehrtheit berpr fen Zur Abschirmung Pr parate im Schutzbeh lter aufbewahren Zur Gew hrleistung einer m glichst kurzen Expositionszeit und einer m glichst geringen Ak tivit t Pr parate nur zur Durchf hrung des Experiments aus dem Schutzbeh lter nehmen e Zur Sicherstellung eines m glichst gro en Abstandes Pr parate nur am oberen Ende des Me tallhalters anfassen Versuchsbeschreibung Das komplexe Spektrum von Ra 226 und seinen Folgeprodukten wird aufgenommen 278 CASSY Lab m Ben tigte Ger te Sensor CASSY 524 010 CASSY Lab 524 200 VKA Box 524 058 Mischpr parat a B y 559 84 oder aus 559 83 Ra 226 Pr parat 559 430 Szintillationsz hler 559 901 Detektor Ausgangsstufe 559 912 Hochspannungsnetzger t 1 5 kV 521 68 Szintillationsz hler Abschirmung 559 89 Sockel zum Szintillationsz hler 559 891 Stativstange 47 cm 300 42 Leybold Mu
118. startet wieder neu e Nach Ablauf der eingestellten Messzeit stoppt die Messung Auswertung Das Isotop Am 241 zerf llt zu Np 237 indem es ein a Teilchen emittiert Da mehrere angeregte Zu st nde des Neptuniums m glich sind werden bei diesem Zerfall o Teilchen mit verschiedenen Energien emittiert Von 100 Zerf llen emittieren 84 ein a Teilchen mit 5486 keV und 13 eines mit 5443 keV Dieser geringe Energieunterschied ist aber im Versuch nicht sichtbar Nach der Messung ist das Spektrum noch nicht kalibriert Um das Spektrum ber der Energie darzu stellen muss eine Energiekalibrierung durchgef hrt werden Hinweis Der Halbleiterdetektor ist lichtempfindlich deshalb direkte Beleuchtung der Vakuumkammer vermeiden um die Messergebnisse nicht zu verf lschen Bedingt durch die Abdeckung der Pr parate ergibt sich ein hoher Offset der Energie Das gemessene Spektrum beginnt erst bei einer Energie von 1 2 MeV Teilchen mit geringerer Energie werden bereits vor dem Detektor gestoppt 258 CASSY Lab m Bestimmung des Energieverlustes von o Strahlung in Luft auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Sicherheitshinweis Beim Umgang mit radioaktiven Pr paraten sind l nderspezifische Auflagen zu beachten in der Bun desrepublik Deutschland z B die Strahlenschutzverordnung StrISchV Die im Versuch verwandten radioaktiven Stoffe sind nach StrlSchV f r den Unterricht an Schulen bauartzugelassen Da sie ioni sierende Stra
119. sungen z B 30 40 60 70 80 90 anzusetzen Versuchsaufbau siehe Skizze Die Chemie Box mit dem angeschlossenen Leitf higkeits Sensor wird in den Eingang A des Sen sor CASSY gesteckt Der gut mit destilliertem Wasser abgesp lte Leitf higkeits Sensor wird so in der Klemme befestigt dass er durch L sen und Anziehen der Schraube der Kreuzmuffe am Stativ in senkrechter Richtung bewegt werden kann Kalibrierung 21 Einstellungen laden Die Zellkonstante des Leitf higkeitssensors zur Chemie Box ist mit 0 58 bereits in CASSY Lab vor eingestellt Wird ein anderer Leitf higkeitssensor verwendet ist dessen Zellkonstante in den Einstel lungen Leitf higkeit CA1 unter Korrigieren als Faktor einzutragen und die Schaltfl che Faktor korri gieren zu bet tigen Zur genaueren Bestimmung der Zellkonstante k nnen Kalibrierl sungen verwendet werden Dazu werden Becherglas und Leitf higkeitssensor zun chst mit destilliertem Wasser dann mit ca 30 40 ml Kalibrierl sung gesp lt In weitere 50 ml der Kalibrierl sung taucht man wie zur Messung den Leitf higkeitssensor Abst nde zu den Becherglasw nden einhalten tr gt im Korrektur Fenster den Sollwert in der zweiten Zeile ein und bet tigt nach Erreichen eines stabilen Messwertes die Schaltfl che Faktor korrigieren 388 CASSY Lab m Versuchsdurchf hrung Mit der geringst konzentrierten L sung 0 001 mol l beginnend in aufsteigender Reihenfolge bis zur 100 prozentig
120. und B senkrecht zueinander stehen Kraft F und Stromst rke I sind also proportional zueinander mit dem Proportionalit tsfaktor s B Im Experiment wird die Kraft auf eine Leiterschleife im homogenen Magnetfeld einer Luftspule in Ab h ngigkeit vom Leiterschleifenstrom gemessen Das homogenes Magnetfeld wird in einer langen geschlitzten Luftspule erzeugt wobei eine am Kraftsensor befestigte Leiterschleife der L nge s 8 cm in den Schlitz eintaucht Nur der horizontale Teil des Leiters erzeugt eine Kraftkomponente die vom Kraftsensor gemessen werden kann Aus der Proportionalit t zwischen Kraft F und Leiterschleifenstrom kann somit die magnetische Flussdichte B bestimmt werden Die Luftspule hat den Vorteil dass die magnetische Flussdichte B in ihrem Innern leicht berechnet und mit dem experimentell ermittelten Wert verglichen werden kann F r eine lange Luftspule gilt B yu0 N Ic L mit der magnetischen Feldkonstanten u0 4r 10 7 Vs Am der Windungszahl N der Luftspule dem Spulenstrom Ic und der L nge L der Luftspule Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Br cken Box 524 041 mit Kraftsensor und 314 261 Verbindungskabel 6polig 15m 501 16 oder 1 Kraftsensor S 1 N 524 060 1 30 A Box 524 043 1 Leiterschleifenhalter 314 265 1 Leiterschleifen f r Kraftmessung 516 34 1 Feldspule d 120 mm 516 244 1 St nder f r Rohre und Spulen 516 249 1 Hochstrom Netzger t 521 55 1 AC DC Netzger t 0 15 V 52
121. und Sekund rstrom f r einen vari ablen Lastwiderstand R 0 100 Q gemessen Au erdem wird die Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom auf der Prim r und Sekund rseite bestimmt Zur Auswertung werden die Pri m rleistung P1 die Sekund rleistung P2 und der Wirkungsgrad n P2 P1 berechnet und grafisch ge gen den Lastwiderstand R aufgetragen Ben tigte Ger te 1 Power CASSY 524 011 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 U Kern mit Joch 562 11 1 Spannvorrichtung 562 12 2 Spulen mit 250 Windungen 562 13 1 Schiebewiderstand 100 Q 537 34 1 Kabel 25 cm schwarz 500 414 6 Kabel 100 cm schwarz 500 444 4 PC ab Windows 95 98 NT Alternativ ohne Power CASSY 2 Sensor CASSYs 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Kleinspannungs Stelltrafo S 521 35 1 U Kern mit Joch 562 11 1 Spannvorrichtung 562 12 2 Spulen mit 250 Windungen 562 13 1 Schiebewiderstand 100 Q 537 34 2 Kabel 25 cm schwarz 500 414 8 Kabel 100 cm schwarz 500 444 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Die Prim rseite des Transformators wird vom Power CASSY bzw vom Stelltrafo ca 6 V gespeist Im zweiten Fall muss Prim rspannung Prim rstrom und Phasenlage cos noch von einem zweiten Sensor CASSY gemessen werden Auf der Sekund rseite bernimmt ein Sensor CASSY die erforderlichen Messungen der Effektivwerte von Spannung und Strom und deren Phasenlage cos Der Transformator wird durch den Schiebe widerstand ohmsch cos
122. und das in der Zerfallskette des Thorium auftretende Edelgas Radon in die Kammer gepumpt Das Gas enth lt u a das Isotop Rn 220 dessen Halbwertszeit ca 55 s betr gt Die Halbwertszeiten anderer Radon Isotope sind von dieser Zeit wesentlich verschieden und brauchen nicht ber cksichtigt zu werden Es wird nun der zeitliche Verlauf des lonisationsstroms gemessen der proportional zur Radioaktivit t des Gases ist Dabei dient die hochohmig beschaltete Elektrometer Box als hochempfindliches Strommessger t Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Elektrometer Box 524 054 1 lonisationskammer 546 25 1 Gef mit Thoriumsalz 546 36 1 Netzger t 450 V 522 27 4 STE Widerstand 10 GQ 57703 m CASSY Lab 255 Experimentierkabel 50 cm blau 500 422 Paar Kabel 100 cm rot und blau 501 46 PC ab Windows 95 98 NT 1 STE Kondensator 100 pF 578 22 2 Klemmstecker 590 011 1 Kupplungsstecker 340 89 2 Anschlussst be 532 16 1 Satz Br ckenstecker 501 48 4 4 4 Versuchsaufbau siehe Skizze Der Versuch wird direkt auf der Elektrometer Box auf Eingang A des Sensor CASSYs aufgebaut Die lonisationskammer wird mit dem Kupplungsstecker und dem Anschlussstab auf die obere rechte Buchse der Box gesteckt die beiden oberen linken Buchsen werden mit einem Br ckenstecker ver bunden und die beiden unteren linken Buchsen nehmen den Messwiderstand von 10 GQ sowie den Gl ttungskondensator von 100 pF auf Klemmstecker zur Aufn
123. und eine Abweichung vom Geschwindigkeitsgesetz ist zu be obachten Bis zu 80 des Reaktionsumsatzes wird die Reaktion jedoch sehr gut durch das Ge schwindigkeitsgesetz erster Ordnung beschrieben 3 Im Diagramm 2 Ordnung Zur Pr fung auf eine Reaktion zweiter Ordnung bez glich der Salzs ure wird der Ausdruck 1 H30 gegen die Zeit t aufgetragen L ge eine Reaktion zweiter Ordnung vor erg be diese Auftragung eine Gerade mit der Steigung k Im Versuchsbeispiel wird die ber 10 Sekunden gemittelte H30 Konzentration zur Berechnung benutzt um die durch die endliche Aufl sung der Waage verursachten Spr nge ab ca 95 Reaktionsumsatz etwas zu gl tten Da sich in dieser Auftragung kein eindeutig linearer Bereich zeigt kann man davon ausgehen dass zu keinem Zeitpunkt eine Reaktion zweiter Ordnung vorliegt 4 Der sich aus der Reaktionsordnung ergebende zeitliche Verlauf der Reaktionsgeschwindigkeit r wird im Diagramm Reaktionsgeschwindigkeit veranschaulicht Da die Aufl sung der Messwerte der Waage f r beste Ergebnisse in diesem Diagramm um eine Stelle h her sein m sste was einen De monstrationsversuch erheblich erschwert ist an Stelle von r die ber 10 Sekunden gemittelte Reak tionsgeschwindigkeit rm aufgetragen Theoretischer Hintergrund Die Reaktionsgeschwindigkeit r ist als zeitliche nderung der Konzentration eines der Ausgangsstoffe bzw eines der Produkte definiert sie ist also stets auf einen an der Reaktion bete
124. verschoben und wieder aus dem Diagramm gel scht werden Alt T Text Mit der Textfunktion kann das Diagramm an beliebigen Stellen mit frei w hlbarem Text beschriftet werden Nach der Texteingabe ist der Text nur noch an die gew nschte Stelle zu verschieben und mit der linken Maustaste zu platzieren Nach allen Auswertungen die in der Statuszeile Zahlenwerte als Ergebnis geliefert haben werden diese Zahlenwerte als Textvorschlag angegeben der bernommen editiert oder verworfen werden kann Alt S Senkrechte Linie Mit dieser Funktion lassen sich beliebig positionierbare senkrechte Linien in das Diagramm einzeichnen Die Position wird in der Statuszeile eingetragen Eine eventuell dort platzierte Koordinatenanzeige wird dabei ausgeschaltet Alt W Waagerechte Linie Mit dieser Funktion lassen sich beliebig positionierbare waagerechte Linien in das Diagramm ein zeichnen Die Position wird in der Statuszeile eingetragen Eine eventuell dort platzierte Koordinaten anzeige wird dabei ausgeschaltet Alt D Differenz messen Nach Anklicken eines Bezugspunktes k nnen beliebige Linien in das Diagramm eingezeichnet werden Die Koordinatendifferenz zwischen Start und Endpunkt der jeweiligen Linie wird in der Statuszeile eingetragen Eine eventuell dort platzierte Koordinatenanzeige wird dabei ausgeschaltet Mittelwert einzeichnen Nach Wahl der Mittelwertberechnung muss noch mit der linken Maustaste der Kurvenbereich gew hlt werden f
125. verwendeten Widerstand der Spule und dem Konden sator F r die Ausgangsspannung des Filters gilt abh ngig von der Ordnung URC t U t R I t bzw URLC t U t R I t QRLC t C m CASSY Lab 217 Ben tigte Ger te STE Kondensator 4 7 uF 5 57816 Paar Kabel 50 cm rot und blau 501 45 PC ab Windows 95 98 NT 1 Sensor CASSY 524 010 1 Power CASSY 524 011 1 CASSY Lab 524 200 1 Rastersteckplatte DIN A4 576 74 1 STE Widerstand 20 Q 577 23 1 STE Widerstand 47 Q 577 28 1 STE Widerstand 100 Q 577 32 1 STE Spule 500 Windungen 590 83 4 2 4 empfehlenswert 1 Hochtonlautsprecher 587 07 1 Sockel 300 11 1 Eisenkern gebl ttert aus 593 21 1 Paar Kabel 50 cm rot und blau 501 45 Versuchsaufbau siehe Skizze Das Hochpass Filter erster oder zweiter Ordnung wird entsprechend der Skizze an das Power CASSY und das Sensor CASSY angeschlossen Zur Erh hung der Spuleninduktivit t L kann ein gebl tterter Eisenkern verwendet werden Zum besseren Verst ndnis der Messung des Amplitudengangs ist der Anschluss des Hochtonlautsprechers am Ausgang des Power CASSYs empfehlenswert Versuchsdurchf hrung a Sprungantwort 21 Einstellungen laden e RC Filter 1 Ordnung bzw RLC Filter 2 Ordnung realisieren e Messung mit F9 starten e Messung bei Bedarf mit ver nderter Frequenz f Zeiger im Anzeigeinstrument verschieben oder Ordnung wiederholen Amplitudengang Einstellungen laden RC Filter 1 Ordnung bzw RLC Filter 2 Ordn
126. w Positionsvorgaben einstellen die dann angefahren werden Sie k nnen nun die Reglerparameter Kp und Tn ver ndern und die Auswirkung auf die Regelung beobachten Ebenso k nnen Sie am Steuerger t Sinuskommutierung Grenzen f r Drehzahl und Strom einstellen siehe hierzu die Gebrauchsanweisung 452 CASSY Lab Stichwortverzeichnis A Ableitung 25 Absorption 258 261 269 270 394 Abstand 88 Abstandsgesetz 239 Achsen 18 Achsenbelegung 17 26 Addition 23 Akima 18 Aktivierungsparameter 362 Akustik 140 142 157 159 Allgemein 28 alpha 256 Altersbestimmung 263 Aluminium 269 Americium 256 Amontons 376 Amperedefinition 178 Analogausgang 49 50 Analogeingang 48 Anh ngen 13 Anpassung 20 Antennendrehtisch 66 Antennentechnik 444 Antriebstechnik 450 quivalent Leitf higkeit 382 quivalenzpunkt 21 ASCII 63 Aufladung 194 196 198 Ausgang 42 Auswertungen 17 Automatische Aufnahme 13 Automatische Titration 329 332 B Balken 18 26 Bandpass 210 Beta Spektrum 273 Bewegung 68 70 72 74 76 Bewegungen 92 94 96 98 111 Bewegungsgleichung 98 111 Biologie 402 Blei 269 Blutdruck 412 Bordcomputer 428 Boyle Mariotte 376 Bunsenbrenner 292 C CAN Bus 430 432 CASSY 24 CASSY Lab 9 CASSY Display 51 418 CE2 391 Chemie 291 Chlorophyll 342 CO2 399 Compton Effekt 248 275 Coulombsches Gesetz 170 D Darstellung 26 Data Logger 65 Datenlogger 51 Delphi 8 Diastole 21
127. wieder st rker ansteigt die Probe mit dem F hler mittels des Stativs aus dem hei en Wasserbad heben und zum schnelleren Abk hlen in das Be cherglas mit kaltem Wasser setzen alternativ kann man die Probe auch langsamer an der Luft abk hlen lassen e Wenn die Temperatur deutlich unter den Erstarrungspunkt gefallen ist ca 60 C kann die Messung mit F9 oder durch Klicken auf das Uhrensymbol beendet werden Auswertung e Zur optimalen Darstellung der Grafik k nnen die Bereiche der Fenster ver ndert werden Dazu mit der rechten Maustaste auf die jeweilige Achse klicken oder Zoomen rechte Maustaste auf die Gra fik e Zur Bestimmung und Markierung des Schmelz und Erstarrungspunktes eine waagerechte Linie rechte Maustaste auf die Grafik und Markierung setzen Waagerechte Linie w hlen so positio nieren dass sie durch den konstanten Erstarrungsbereich verl uft e Derin der Statuszeile links unten angezeigte Wert kann als Text rechte Maustaste auf die Grafik und Markierung setzen Text w hlen in die Grafik bernommen werden Wenn gew nscht kann er dabei auch ver ndert werden Weitere Versuchsm glichkeiten Aufnahme des Temperaturverlaufs anderer Stoffe z B von Natriumthiosulfat 5 hydrat Vergleich der Temperaturkurven verschiedener Stoffe durch berlagerung Vergleich der Temperaturkurven eines Stoffes mit unterschiedlicher Reinheit Untersuchung des Schmelz und Erstarrungsverhaltens von Gemischen mit unterschiedlicher
128. x eingegeben werden die die Kurvenform beschreibt Zur Ermittlung der Kurvenform wird diese Funktion der Variablen x im Intervall 0 1 ausgewertet und mit der angegebenen Frequenz f Amplitude A und Offset O ausgegeben Zur Formeleingabe gelten die auch sonst blichen Regeln Au erdem erlaubt die Funktion synth a b c die Definition einer harmoni schen Zusammensetzung nach a sin 360 x b sin 2 360 x c sin 3 360 x Das Signal wird auch wieder mit der angegebenen Frequenz f Amplitude A und Offset O ausgegeben siehe auch das Bei spiel zur Tonsynthese Das Feld zur Formeleingabe ist relativ klein F r die Eingabe l ngerer Formeln kann auch ein blicher Texteditor verwendet werden und dann die Formel ber Kopieren und Einf gen in das Eingabefeld rechte Maustaste bertragen werden Die Spannung U und der Strom I k nnen als Momentanwert dargestellt ber viele Messwerte gemittelt oder ihr Effektivwert bestimmt werden Normalerweise reicht eine ungemittelte Darstellung der Mo mentanwerte aus Wenn Power CASSY kontinuierlich aktiv ist und nicht nur w hrend einer Messung dann k nnen auch gemittelte Werte oder Effektivwerte erzeugt automatisch den entsprechenden o Kanal f r den Phasenwinkel zwischen Spannung und Strom angezeigt werden Wenn das Zeitin tervall kleiner als 10 ms ist weicht in den letzten beiden F llen die Messwertaufnahme in die Tabelle und in das Diagramm von den Anzeigeinstrumenten ab Dadurch ist es gleichz
129. zerlegt Umweltbedingte Systemver nderungen st ren so die wichtige Region der Hauptkeule weniger e Je nach Testantenne kann die Messung mit unterschiedlich hoher Winkelaufl sung durchgef hrt werden Grunds tzlich gilt Komplizierte Antennen mit vielen oder engen Keulen m ssen mit hoher Aufl sung gemessen werden e Sie k nnen den Messvorgang gleichzeitig auf den ein ausblendbaren Messinstrumenten z B f r Winkel Spannung und Pegel und in der grafischen Darstellung beobachten In der grafischen Darstellung baut sich das Richtdiagramm schrittweise auf kartesische Koordinaten oder Polardia gramm mit frei w hlbaren Achsen Die Skalierung kann mit der linken Maustaste verschoben und mit der rechten Maustaste ver ndert werden 446 CASSY Lab m e Das eigentliche Antennensignal A vor dem Detektor kann nicht direkt gemessen werden sondern nur der Spannungsabfall U den der Detektorstrom am Messverst rker erzeugt Im Allgemeinen ist U nicht proportional zu A sondern U A Der Exponent m beschreibt die Detektorcharakteristik Wird das Antennensignal A in den Einstel lungen A durch Pegel normieren A d auf 1 normiert dann gilt aa Us a 20 log A wobei Umax die maximal gemessene Spannung U ist Der Exponent m ist von der Leistung der einfallenden Mikrowellen abh ngig Im Bereich kleiner Leistungen ist m 2 Damit gilt dann U A Die Annahme des Quadratgesetzes f r den Detektor gilt erfahrungsgem ss nur bei sehr
130. zu be rechnen Diese ist als die auf die Aquivalent Konzentration bezogene spezifische Leitf higkeit definiert Co n Hier bedeutet co die Konzentration der L sung und n die Anzahl der freigesetzten positiven oder nega tiven Ladungen F r NaCl ist n also 1 da es nach der Gleichung Naci 20 5 Nat C dissoziiert Da gel ste lonen aufeinander elektrostatische Wechselwirkungen aus ben ist auch die quiva lent Leitf higkeit konzentrationsabh ngig Nur bei unendlicher Verd nnung sind die Wechselwirkungen gleich Null da die interionischen Abst nde unendlich gro werden Deshalb gibt die Aquiva lent Leitf higkeit bei unendlicher Verd nnung Ao Grenzleitf higkeit die quivalent Leitf higkeit der vollst ndig dissoziierten Substanz ohne interionische Wechselwirkungen wieder Ao kann nach Kohl rauschs Quadratwurzelgesetz m CASSY Lab 383 Aeq 0 kco grafisch ermittelt werden Der Quotient aus quivalent Leitf higkeit und Grenzleitf higkeit Aeg Ao entspricht dem Dissoziati onsgrad a des Natriumchlorids Dieser ist auch bei einem starken Elektrolyten wie NaCl nur in gering konzentrierten L sungen nahe 1 Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Chemie Box oder Leitf higkeits Adapter S 524 067 1 1 Leitf higkeitssensor 529 670 1 Bunsenstativ 450 mm 666 502 1 Kreuzmuffe 666 543 1 Kleinklemme 666 551 1 Becherglas 100 ml hohe Form 664 137 1 Messkolben 250 ml 665 794 6 Messkolben
131. zu berechnen m n CO CO2 44 g mol H 0 2 mol 1 0 075 I 2 n CO 0 075 1 3 n CO9 0 018 In der zweiten Gleichung entspricht der Z hler der Gesamt Stoffmengenbilanz der S ure und der Nenner der Gesamt Volumenbilanz 2 Im Diagramm 1 Ordnung Zur Pr fung auf eine Reaktion erster Ordnung bez glich der Salzs ure wird der nat rliche Logarithmus der Salzs urekonzentration gegen die Zeit t aufgetragen Liegt eine Reaktion erster Ordnung vor so ergibt diese Auftragung eine Gerade mit der Steigung k Zur Ermittlung der Geschwindigkeitskonstanten k bet tigt man im Diagramm die rechte Maustaste w hlt Anpassung durchf hren und Ausgleichsgerade und markiert nun den linearen Kurvenbereich in dem es sinnvoll ist eine Gerade anzupassen Die Steigung der erhaltenen Gerade wird links unten in der Statuszeile ausgegeben und kann mit der Maus in das Diagramm hineingezogen werden Im vor liegenden Versuchsbeispiel wird eine Geschwindigkeitskonstante von 0 01541 s ermittelt Im Versuchsbeispiel ergibt die Auftragung f r das Geschwindigkeitsgesetz erster Ordnung nicht ber die gesamte Strecke eine Gerade da nach Reaktion eines Teils der Salzs ure die Diffusion ge schwindigkeitsbestimmend wird Bei abnehmender Konzentration der S ure reagiert diese schneller mit 356 CASSY Lab m Marmor als neue H3O Ionen zur Oberfl che des Marmors transportiert werden k nnen Deshalb verringert sich die Reaktionskonstante
132. 00 Werte s Anzahl Messwerte praktisch unbegrenzt PC abh ngig bis 100 Werte s bei h herer Messrate max 16 000 Werte Technische Daten ndern sich entsprechend einer aufgesteckten Sensorbox Erkennung der dann m glichen Messgr en und Bereiche automatisch durch CASSY Lab nach Aufstecken einer Sensorbox Timer Eing nge auf Sensor Steckplatz z B f r BMW Box GM Box oder Timer Box Z hlfrequenz max 10 KHz Zeitaufl sung 1 us Messzeit zwischen zwei Ereignissen min 100 us Speicher max 5 000 Zeitpunkte 2 500 pro Eingang Digitale Eing nge TTL auf Sensor Steckplatz z Zt nur f r automatische Sensorbox Erkennung verwendet Digitale Ausg nge TTL auf Sensor Steckplatz z Zt nur f r automatische Messbereichsumschaltung einer Sensorbox verwendet USB Port zum Anschluss eines Computers und zur Spannungsversorgung 500 mA Abmessungen BxHxT 50 mm x 25 mm x 60 mm Masse 0 1 kg Lieferumfang 4 1 1 1 Pocket CASSY Software CASSY Lab ohne Freischaltcode f r Windows 95 98 NT oder h her mit ausf hrlicher Hilfe 20 Nutzungen frei dann als Demoversion nutzbar Installationsanleitung USB Kabel Siehe auch 54 CASSY Lab m Einsatz von Pocket CASSY Pocket CASSY ist ein Interface das als preiswertes Sch ler bungsger t konzipiert worden ist Deshalb wurde auf einige Leistungsmerkmale des Sensor CASSY6s verzichtet Trotzdem lassen sich die meisten der beschriebenen Experimente auch mit P
133. 010 e Es erfolgt ein Schreibzugriff vom Display zum Radio R W Bit Weitere Versuchvarianten und deren Auswertung finden Sie in der zugeh rigen Experimentierliteratur Weitere Messbeispiele 21 Darstellung der Datenbl cke zur Ansteuerung des Displays 2 Ermittlung der Buspegel 430 CASSY Lab m Kfz Komfortsystem mit CAN Bus E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Das neue Komfortsystem hat beim VW Passat ab dem Modelljahr 1997 eingesetzt und steht beim VW Golf ab dem Modelljahr 1998 zur Verf gung Die Teilfunktionen des Komfortsystems wie z B Zentralverriegelung Spiegelverstellung und Diebstahlwarnanlage haben sich nicht grundlegend ge ndert Neu ist jedoch der Aufbau und die Organisation des Komfortsystems Gegen ber den bisheri gen Systemen ist es dezentral aufgebaut Das bedeutet mehrere Steuerger te teilen sich die Aufga ben Die Steuerger te des Komfortsystems sind ber zwei Leitungen den CAN Datenbus miteinander verbunden ber diese Leitungen findet ein st ndiger Datenaustausch zwischen den Steuerger ten statt Dabei muss ein Steuerger t e eigene Daten bereitstellen e diese Daten an andere Steuerger te senden e von anderen Steuerger ten Daten empfangen e diese Daten pr fen und gegebenenfalls bernehmen Das System besteht aus einem Zentral Steuerger t und zwei T r Steuerger ten Das Zent ral Steuerger t besitzt keine bergeordnete Funktion Alle Steuerger te
134. 045 1 Thermoelement NiCr Ni 666 216 1 IR CO2 Experimentierkit 666 2651 1 Kleinspannungsstelltrafo D 667 827 1 Silikonschlauch 5 mm Innendurchmesser 604 431 1 Experimentierkabel 50 cm rot 501 25 1 Experimentierkabel 50 cm blau 501 26 2 Schnabelklemmen 501 83 1 Gummigebl se 667 241 1 PC mit Windows ab 95 98 NT 400 CASSY Lab m Ben tigte Chemikalien Kohlendioxid Druckgasflasche 661 0082 mit Druckminderventil nach DIN 661 017 Versuchsaufbau siehe Skizze Zu beachten sind die Gebrauchsanweisungen f r das IR CO2 Experimentierkit den Kleinspannungs stelltrafo und den IR CO2 Sensor Lux Box mit IR CO2 Sensor an Eingang A Temperatur Box mit in T1 eingestecktem Temperaturf hler an Eingang B des Sensor CASSY anschlie en Den IR Strahler in die Halteklammer auf das Tablett stecken die mit zwei Kunststofffolien bespannte Messk vette in mindestens 5 mm Abstand zum Strahler in die Halterungen auf das Tablett Klemmen und das Thermoelement in die GL14 Verschraubung einsetzen Dabei sollte die Spitze des Messele ments ungef hr in der Raummitte der K vette positioniert werden Der IR CO2 Sensor wird mit der Halteklammer unmittelbar hinter der Messk vette montiert und der Gleichspannungsausgang des Kleinspannungsstelltrafos 0 20 V ber die Experimentierkabel an die Kontakte des Strahlers angeschlossen Einer der Eing nge der K vette wird ber den Schlauch mit der Druckgasflasche verbunden der andere wird mit der schwarze
135. 05 Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Ladespannung UB1 am Kondensator auf etwa 9 5 V einstellen dazu Spannungsquelle S ent sprechend einstellen Messung mit F9 starten wartet dann auf Triggersignal Schwingkreis mit Taster schlie en erzeugt Triggersignal Spule des zweiten Schwingkreises zur Kopplung direkt neben die erste Spule stellen Messung mit F9 starten wartet dann auf Triggersignal Schwingkreis mit Taster schlie en erzeugt Triggersignal Auswertung Im ungekoppelten Fall ergibt sich eine ged mpfte harmonische Schwingung Die gekoppelte Schwin gung ist eine Schwebung mit der gleichen Einh llenden und der gleichen Schwingungsfrequenz Im ungekoppelten Fall zeigt das Frequenzspektrum nur einen Peak dessen Frequenz sich durch die Berechnung des Peakschwerpunkts ermitteln l sst Im gekoppelten Fall spaltet die Frequenz symmetrisch in zwei Frequenzen auf Die Amplituden sind nur halb so gro wie im ungekoppelten Fall und der Abstand h ngt von der Kopplung ab Ausgehend von den Differenzialgleichungen der gekoppelten Schwingkreise Ih kLh h C 0 L kL h C 0 mit Kopplung k 0 lt k lt 1 folgen die beiden Eigenfrequenzen 1 und 2 zu wo w0 ArE W lt wo lt w Aa Insbesondere ist die Schwingungsfrequenz des gekoppelten Systems gleich atu Wr 2 TET und damit praktisch unver ndert gegen ber dem ungekoppelten System f r kleine k Hinweis Die Aufspaltung in zwei exakt gleich g
136. 1 501 1 Kleiner Stativfu V f rmig 300 02 1 Stativstange 47 cm 300 42 1 Leybold Muffe 301 01 1 Experimentierkabel 50 cm blau 501 26 2 Experimentierkabel 100 cm rot 501 30 2 Experimentierkabel 100 cm blau 501 31 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Der Kraftsensor h lt die 8 cm lange Leiterschleife mit dem Leiterschleifenhalter und wird so positioniert dass die Leiterschleife in den Schlitz der Luftspule eintaucht Die Leiterschleife darf die Luftspule hierbei nicht ber hren Die beiden 4 mm Buchsen auf der Unterseite des Kraftsensors sind als Einspeise punkte f r den Leiterschleifenhalter gedacht Sie sind intern nicht beschaltet Der Kraftsensor wird ber die Br ckenbox an Eingang A des Sensor CASSYs angeschlossen Der Strom flie t vom 20 A Netzger t ber die 30 A Box auf Eingang B des Sensor CASSYs durch die Leiterschleife und wieder zur ck zum Netzger t Der Strom des zweiten 5 A Netzger tes flie t durch die Luftspule Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e In Einstellungen Kraft FA1 Kraftsensor durch gt 0 auf Null setzen und falls erforderlich durch LED an aus die Smooth LED auf der Br cken Box einschalten m CASSY Lab 175 Evtl in Einstellungen Strom IBi den Stromwert zu O A korrigieren dazu ersten Sollwert auf OA setzen und Offset korrigieren Am Netzteil der Luftspule etwa Ic 5 A einstellen Leiterschleifenstrom von 0 20 A in 2 bis 5 A Schritten durchfahren und jeweils
137. 1 VKA Box 524 058 1 Satz Radioaktive Pr parate 559 83 1 Szintillationsz hler 559 901 1 Detektor Ausgangsstufe 559 912 1 Hochspannungsnetzger t 1 5kV 521 68 1 Sockel zum Szintillationsz hler 559 891 1 Stativstange 47 cm 300 42 1 Leybold Muffe 301 01 1 Universalklemme 0 80 mm 666 555 4 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Die Ausgangsstufe des Szintillationsz hlers wird mit der VKA Box und dem Hochspannungsnetzger t verbunden Das jeweilige Pr parat wird mittels Stativmaterial ber dem Szintillationsz hler platziert so dass es sich einige Zentimeter oberhalb des Detektors befindet Zum Schutz des Szintillationsz hlers gegen Umkippen empfiehlt es sich den Sockel 559 891 beim Aufbau zu verwenden Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Nacheinander die Spektren von Co 60 Na 22 und Cs 137 aufnehmen F9 Es bietet sich an mit dem Co 60 Pr parat zu beginnen da dieses die energiereichste Strahlung aussendet so dass die Hochspannung und die Verst rkung zu Beginn passend eingeregelt werden k nnen e Um die Spektren ber der Energie darzustellen muss eine Energiekalibrierung durchgef hrt werden Hierzu k nnen beispielsweise die Linien des Na 22 bei 511 keV und 1275 keV verwendet werden Auswertung Die Energien der einzelnen Linien werden bestimmt Hierzu kann die Funktion Gausskurven anpassen verwendet werden Ein Vergleich mit Literaturwerten erlaubt die Identifizierung der strahlenden Isotope
138. 100 ml 665 793 1 Vollpipette 10 mi 665 975 1 Vollpipette 25 ml 665 976 2 Pipettierb lle 666 003 1 Spatel 666 962 1 Uhrglas z B 80 mm 664 154 1 Pulvertrichter z B 60 mm 602 681 1 Waage mindestens bis 100 g Aufl sung 0 01 g PC ab Windows 95 98 NT Ben tigte Chemikalien Natriumchlorid z B 250 g 673 5700 destilliertes Wasser evtl Kalibrierl sung 111 8 mS cm 667 4644 Kalibrierl sung 12 88 mS cm 667 4640 Herstellung der L sungen Zur Herstellung der Messl sungen werden Waage Pipetten Messkolben Spatel Uhrglas und Trichter ben tigt Auf das auf der Waage liegende Uhrglas werden genau 29 22 g Natriumchlorid 0 5 mol eingewogen und mit destilliertem Wasser durch den Trichter in den 250 ml Kolben gesp lt Nach vollst ndigem L sen und Auff llen bis zum Eichstrich wird die erhaltene 2 molare NaCl L sung f r die Herstellung der anderen L sungen benutzt F r jeweils 100 ml L sung werden ben tigt f r 1 mol l 50 ml f r 0 8 mol l 40 ml f r 0 5 mol l 25 ml f r 0 2 mol l 10 ml f r 0 1 mol l von der L sung mit c 1 mol l 10 ml f r 0 01 mol l von der L sung mit c 0 1 mol l 10 ml Sind Untersuchungen ber den gesamten Konzentrationsverlauf der spezifischen Leitf higkeit von NaCl beabsichtigt empfiehlt es sich zus tzlich einige h her konzentrierte L sungen herzustellen z B 1 5 mol l 3 mol l 4 mol l 5 mol l und 6 moll Versuchsaufbau siehe Skizze Die Chemie Box mit
139. 13 Fotowiderstand LDR 05 57802 STE Widerstand 10 Q 2 W 577 20 STE Widerstand 20 Q 2 W 577 23 STE Widerstand 47 Q 2 W 577 28 STE Widerstand 100 Q 2 W 577 32 Paar Kabel 100 cm rot und blau 501 46 PC ab Windows 95 98 NT lt N oo oa oa a M M Versuchsaufbau siehe Skizze Die Spannungsquelle S versorgt ber einen Schutzwiderstand von 100 Q die Gl hlampe Die Helligkeit der Gl hlampe wird durch einen lichtempfindlichen Widerstand LDR zusammen mit der Stromquel len Box auf Eingang A des CASSY gemessen 230 CASSY Lab m Als St rung k nnen mit dem Kippschalter zus tzliche Vorwiderst nde zugeschaltet werden Ein ge schlossener Kippschalter schlie t den Vorwiderstand kurz und ein offener Kippschalter f gt den Vor widerstand ein Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Potentiometer der Spannungsquelle S ganz nach rechts drehen e Die Gl hlampe leuchtet bereits da eine Grundlast yo von 0 5 vorgegeben ist Das bedeutet dass der PWM Ausgang S ein Tastverh ltnis von 50 liefert e Die Grundlast yo nach eigenen W nschen ver ndern dazu in den Einstellungen yo rechte Maus taste auf yo den Wert des Parameters entsprechend setzen e Als F hrungsgr e w den gemessenen Widerstand eingeben dazu den Zeiger des Anzeigein struments mit der Maus verschieben oder in den Einstellungen w rechte Maustaste den Wert des Parameters entsprechend setzen e Regelung mit F9 starten und sp ter auch wieder mit F9 beenden
140. 137 9 Messkolben 100 ml 665 793 1 Vollpipette 10 ml 665 975 1 Vollpipette 50 ml 665 977 2 Pipettierb lle 666 003 1 Sammelbeh lter ca 1 5 Fassungsverm gen 1 PC ab Windows 95 98 NT Ben tigte Chemikalien Essigs ure 99 100 ca 17 5 mol l 500 ml 671 9510 Essigs ure c 1 mol l 1000 ml 671 9590 destilliertes Wasser Herstellung der L sungen Zur Herstellung der Essigs ure L sungen werden Pipetten und Messkolben ben tigt Mengen reiner Essigs ure f r 100 ml L sung e f r HAc 50 8 75 mol l 50 ml e f r HAc 20 3 5 mol l bzw 10 1 75 mol l 20 ml bzw 10 ml Zur Herstellung weiterer L sungen die 1 molare Essigs ure benutzen e f r HAc c 0 5 mol l 50 ml e f r HAc c 0 1 mol l 10 ml Die jeweiligen Messkolben werden bis zum Eichstrich aufgef llt Nun die bereits angesetzten Essig s ure L sungen benutzen um weitere L sungen herzustellen Dazu f llt man jeweils 10 ml der 10fach h her konzentrierten HAc L sung in einen neuen Kolben gibt bis zur Markierung destilliertes Wasser hinzu und erh lt so L sungen folgender Konzentrationen c 0 05 mol l c 0 01 mol l c 0 005 mol l c 0 001 mol l Es stehen somit elf Essigs ure L sungen zur Messung der Leitf higkeit bei verschiedenen Konzentra tionen zur Verf gung Sind detaillierte Untersuchungen ber den gesamten Verlauf der spezifischen Leitf higkeit beabsichtigt empfiehlt es sich im hoch konzentrierten Bereich zus tzliche L
141. 20 J 0 47 eV 1 eV 1 602 10 19 J 288 CASSY Lab m Hysterese von Trafoeisen 21 Beispiel laden mit Power CASSY 21 Beispiel laden ohne Power CASSY m CASSY Lab 289 Versuchsbeschreibung In einem Transformatorkern Ferromagnet ist das magnetische Feld H NIW L I proportional zum Spulenstrom I und der effektiven Windungsdichte N1 L der Prim rspule Die erzeugte magnetische Flussdichte oder magnetische Induktion B yr uO H mit u0 4n 10 7 Vs Am ist aber nicht proportional zu H Vielmehr erreicht sie bei steigendem Magnetfeld H einen S ttigungswert Bs Die Permeabilit tszahl ur des Ferromagneten h ngt von der Magnetfeldst rke H und au erdem von der magnetischen Vorbehandlung des Ferromagneten ab Bei einem entmagnetisierten Ferromagneten ist f r H 0 A m auch die magnetische Feldst rke B 0 T Normalerweise beh lt ein Ferromagnet bei H 0 A m aber noch eine restliche magnetische Flussdichte B ungleich 0 T Remanenz Es ist daher blich die magnetische Induktion B in einer Hysteresekurve als Funktion steigender und fallender Feldst rke H darzustellen Die Hysteresekurve unterscheidet sich von der sogenannten Neukurve die im Ursprung des Koordinatensystems beginnt und nur bei vollst ndig entmagnetisiertem Material zu messen ist H 0 A m B 0 T Im vorliegenden Beispiel werden H und B nicht direkt gemessen sondern es werden statt dessen die dazu proportionalen Gr en Prim rstrom I L N1 H u
142. 24 074 1 Luftkissenfahrbahn 337 501 1 Fahrbahngestell 337 45 1 Luftversorgung 337 53 1 Leistungsstellger t 667 823 2 Gabellichtschranken 337 46 2 Verbindungskabel 6 polig 501 16 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Zun chst wird die Fahrbahn in Betrieb genommen und die beiden Lichtschranken an den Eing ngen E und F der Timer Box so positioniert dass der Sto der beiden Wagen zwischen den Lichtschranken stattfinden wird Die Fahnen der beiden Wagen m ssen beim Durchfahren der Lichtschranken diese unterbrechen Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Massen m1 und m2 in die Tabelle eintragen Feld unter m1 und m2 anklicken e Wagenanordnung vor dem Sto in Relation zu den Lichtschranken E und F angeben Einstellungen v1 v2 v1 oder v2 Es gibt vier verschiedene Anordnungen beide Wagen au erhalb der Lichtschranken linker Wagen dazwischen und rechter Wagen au erhalb linker Wagen au erhalb und rechter Wagen dazwischen beide Wagen dazwischen Explosion e Fahnenbreite angeben auch Einstellungen v1 v2 v1 oder v2 e Sto durchf hren falls bereits vor dem Sto Geschwindigkeiten angezeigt werden k nnen diese durch 0 amp gel scht werden und darauf achten dass keine berz hligen Impulse von den Lichtschranken registriert werden z B durch Reflexion eines Wagens am Ende der Fahrbahn e Messung durch Sto Ende beenden nach vier gemessenen Geschwindigkeiten beendet sich
143. 275 keV und der Paarvernichtungs Strahlung bei 511 keV Die beiden 511 keV Quanten sind zeitlich und r umlich Emission unter 180 korreliert die 1275 keV Quanten sind zeitlich mit den 511 keV Quanten korreliert da die Verz gerung von 3 7 ps in diesem Aufbau nicht detektiert werden kann R umlich ist die Emission nicht korreliert Im normalen VKA Spektrum sind beide Linien sichtbar unter 180 Koinzidenz ist die 511 keV Linie deutlich hervorgehoben da die anderen Bestandteile des Spektrums 1275 keV Linie Comp ton Verteilung zwar zeitlich aber nicht r umlich korreliert sind und so gegen ber der r umlich korre lierten 511 keV Linie um den Raumwinkel des zweiten Detektors abgeschw cht werden Die absolute Z hlrate der 511 keV Linie sinkt dabei entsprechend der Nachweiswahrscheinlichkeit des zweiten Detektors Dreht man den Detektor nun aus der 180 Richtung heraus so verschwindet die 511 keV Linie w hrend die r umlich unkorrelierten Bestandteile erhalten bleiben Um die Unterdr ckung zeitlich nicht korrelierter Quanten zu demonstrieren werden zwei Pr parate gleichzeitig verwendet Das Cs 137 liefert dabei einen nicht korrelierten Untergrund der in Koinzidenz nur aufgrund zuf lliger Koinzidenzen sichtbar ist ohne Koinzidenz Messung aber deutlich sichtbar ist Bei Messungen in Koinzidenz zur 1275 keV Linie entf llt die r umliche Koinzidenz die Spektren zu m CASSY Lab 283 verschiedenen Winkeln sehen gleich aus Da es n
144. 360 t 20 eingeben Damit wird ein si nusf rmiger Spannungsverlauf zwischen 3 V und 5 V mit einer Periodendauer von 20 s geregelt Andere Regelstrecken Dieses Beispiel l sst sich auch an andere Regelstrecken anpassen Sofern die Regelgr e eine Spannung ist reicht die Anpassung des Stellbereichs und Messbereichs sowie der Regelparameter KP und KI aus Wenn die Regelgr e von einer Sensorbox geliefert wird muss zun chst der Kanal UB2 durch Auswahl von L schen in den Einstellungen UB2 gel scht werden damit die Sensorbox auf dem Eingang B des Sensor CASSYs erkannt wird In den Einstellungen CASSY F5 kann die Sensorbox dann mit der Maus aktiviert und wieder gemittelte Werte eingestellt werden Einheit und Symbol der F hrungs gr e w und Regelabweichung w x m ssen ebenso angepasst werden wie die Berechnungsformel der Regelabweichung z B w RB2 statt w UB2 Die Einstellungen k nnen wie blich nach Anklicken des Kanals w oder w x mit der rechten Maustaste ver ndert werden m CASSY Lab 233 Beugung am Einzelspalt auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Vorsicht beim Experimentieren mit dem He Ne Laser Der He Ne Laser gen gt den Sicherheitstechnischen Anforderungen f r Lehr Lern und Ausbil dungsmittel Laser DIN 58126 Teil 6 f r Laser Klasse 2 Bei Beachtung der entsprechenden Hinweise in der Gebrauchsanleitung ist das Experimentieren mit dem He Ne Laser ungef hrlich Nicht in den direkten oder
145. 4 Kabel rot 25 cm 500 411 Kabel blau 25 cm 500 412 Spannungsquelle 0 12 V einstellbar z B 521 230 PC ab Windows 98 2000 Versuchsaufbau siehe Skizze Schaltung f r eine Widerstandskombination z B 220 9 330 Q gem Skizze aufbauen Zur Messung der Spannung Uo und der Stromst rke lo Kabel gem Skizze an den UIP Sensor S anschlie en Versuchsdurchf hrung Einstellungen laden Am Netzger t eine Spannung von ca 12 V einstellen Spannung Uo und Stromst rke lo messen Die Messwerte mit der Maus aus den Anzeigeinstru menten U und lin die vorbereitete Tabelle schieben Drag amp Drop Kabel zur Spannungsmessung UR1 anschlie en siehe Skizze und Spannung URT messen Den Messwert mit der Maus aus dem Anzeigeinstrument U in die vorbereitete Tabelle schieben und Widerstandswert R1 manuell eintragen m CASSY Lab 81 e Kabel zur Spannungsmessung UR2 anschlie en siehe Skizze und Spannung UR2 messen Den Messwert mit der Maus aus dem Anzeigeinstrument U in die vorbereitete Tabelle schieben und Widerstandswert R2 manuell eintragen e Versuch f r weitere Widerstandskombinationen wiederholen Auswertung Zur Auswertung des Versuches steht die vorbereitete Tabelle Auswertung zur Verf gung aus der die Zusammenh nge zwischen den Spannungen Uo UR1 UR2 und den Widerst nden Ro R1 R2 ersichtlich werden e Der Strom der durch die hintereinander geschalteten Widerst nden R1 und Rz2flie t ist e Welcher Zusam
146. 4 103 1 Stativstab 450 mm Gewinde M10 666 523 1 Messpipette 10 ml 665 997 1 Pipettierball 666 003 1 B rette 25 ml 665 845 1 B rettentrichter 665 816 1 Einfach B rettenhalter 666 559 1 Kreuzmuffe 666 543 1 Kleinklemme 666 551 4 PC ab Windows 95 98 NT Ben tigte Chemikalien Haushaltsessig dest Wasser Natronlauge c 1 mol l z B 500 ml 673 8420 Pufferl sung pH 4 00 z B 250 ml 674 4640 Pufferl sung pH 7 00 z B 250 ml 674 4670 Versuchsaufbau siehe Skizze Die Chemie Box mit der pH Elektrode wird in den Eingang A des am PC angeschlossenen Sen sor CASSY eingesteckt Bei wesentlicher Abweichung der Temperatur von 25 C empfiehlt sich der Einsatz eines Temperaturf hlers an Eingang T1 Die gemessene Temperatur der L sung wird auto matisch zur Kompensation der ermittelten Spannung an der pH Elektrode verwendet Alternativ zur Chemie Box wird die pH Box mit der pH Einstabmesskette in den Eingang A des Sen sor CASSY eingesteckt Aus dem vorhandenen Stativmaterial sowie Magnetr hrer Becherglas und B rette wird eine Titrie rapparatur aufgebaut In das Becherglas werden ungef hr 100 ml destilliertes Wasser und mit Hilfe der Pipette genau 10 ml Haushaltsessig vorgelegt die B rette wird ber den Trichter bis zur Nullmarkierung mit 1 molarer Natronlauge bef llt Die Einbauh he der pH Elektrode sollte so eingestellt werden dass das Messdiaphragma einerseits vollst ndig in die Fl ssigkeit eingetaucht ist andere
147. 43 Kleinklemmen 666 551 N N a a a o oo oo oo PC ab Windows 95 98 NT Ben tigte Ger te alternativ mit pH Box Sensor CASSY 524 010 CASSY Lab 524 200 pH Box 524 035 pH Einstabmesskette 667 424 Magnetr hrer 666 845 Becherglas 250 ml niedrige Form 664 103 Stativstab 450 mm Gewinde M10 666 523 Messpipette 10 ml 665 997 Pipettierball 666 003 B rette 50 ml 665 847 B rettentrichter 665 816 Einfach B rettenhalter 666 559 Kreuzmuffe 666 543 Kleinklemme 666 551 JE GER GE GE GE OEE O GER GE GEHE o O Ges GE GER PC ab Windows 95 98 NT Ben tigte Chemikalien Phosphors ure 10 100 ml 674 3440 Kalilauge c 1 mol l 1 672 4460 Pufferl sung pH 4 00 250 ml 674 4640 Pufferl sung pH 7 00 250 ml 674 4670 dest Wasser Versuchsaufbau siehe Skizze Die Chemie Box mit der pH Elektrode wird in den Eingang A des am PC angeschlossenen Sen sor CASSY eingesteckt Bei wesentlicher Abweichung der Temperatur von 25 C empfiehlt sich der Einsatz eines Temperaturf hlers an Eingang T1 Die gemessene Temperatur der L sung wird auto matisch zur Kompensation der ermittelten Spannung an der pH Elektrode verwendet Alternativ zur Chemie Box wird die pH Box mit der pH Einstabmesskette in den Eingang A des Sen sor CASSY eingesteckt Aus dem vorhandenen Stativmaterial sowie Magnetr hrer Becherglas und B rette wird eine Titrie rapparatur aufgebaut Man legt im Becherglas knapp 100 ml destilliertes Wasser und mit Hil
148. 62 1 Kombi Speichenrad 337 464 1 Verbindungskabel 6 polig 501 16 1 Schraubenfeder 3 N m 352 10 1 Satz Lastst cke 50 g 342 61 1 Haltemagnet 336 21 1 Gro er Stativfu V f rmig 300 01 1 Stativstange 25 cm 300 41 1 Stativstange 150 cm 300 46 2 Leybold Muffen 301 01 1 Muffe mit Haken 301 08 1 Angelschnur 10 m 309 43 4 4 120 CASSY Lab m Versuchsaufbau siehe Skizze Der Faden des Federpendels wird so um die Umlenkrolle des Bewegungsaufnehmers gef hrt dass die Schwingung des Pendels schlupffrei auf den Bewegungsaufnehmer bertragen wird der an die obere Buchse der BMW Box angeschlossen ist Der Haltemagnet sorgt f r einen definierten Start der Schwingung indem er das Massest ck des Pendels vor dem Start der Messwertaufnahme im unteren Umkehrpunkt der Schwingung festh lt Weiterf hrend k nnen die Luftreibung z B durch ein St ck Pappe am Massest ck oder die Masse des Pendels ver ndert werden Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Eventuell Zeitintervall im Messparameterfenster erscheint mit F5 anpassen k rzeres Zeitintervall erm glicht mehr Messwerte und ein gl tteres s t und v s Diagramm l ngeres Intervall hat weniger Messwerte und weniger Streuungen in aft zur Folge Gegebenenfalls Vorzeichen der Wegmessung invertieren s lt gt s in Einstellungen sA1 Weognullpunkt in Gleichgewichtslage des Pendels definieren gt 0 amp in Einstellungen sA1 Pendel etwa 10 cm auslenken und vom
149. 64 431 1 Fotoleuchte 1000 W 450 70 1 Schiebewiderstand 537 34 1 Rollbandma 311 77 1 Gro er Stativfu 300 01 1 Stativstange 100 mm 300 40 1 Leybold Muffe 301 01 2 Paar Kabel 100 cm 501 46 1 PC ab Windows 98 2000 Versuchsaufbau siehe Skizze Fotoleuchte im Abstand von ca 40 cm vor der Solarzelle positionieren Solarzelle zun chst senkrecht zum einfallenden Licht aufstellen und an die 4 mm Buchsen im Feld OUTPUT anschlie en Lastwi derstand an die 4 mm Buchsen im Feld INPUT anschlie en 226 CASSY Lab m Hinweis Die Leistung der Solarzelle ndert sich auch mit der Temperatur Damit die Temperatur bei der Mes sung weitgehend konstant bleibt sollte die Solarzelle bereits 15 min vor Beginn der Messwertaufnahme mit der Lichtquelle bestrahlt werden Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden a Aufnahme der Leistungskennlinie e Schiebewiderstand so einstellen dass am Anzeigeinstrument Lastwiderstand R1 ein Widerstand von 2 Q angezeigt wird e Messwert mit F9 manuell in die Tabelle bernehmen e Lastwiderstand jeweils um 2 Q erh hen und weitere Messwerte aufnehmen e Zur Variation der Beleuchtungsst rke Solarzelle um 45 bzw 30 zum einfallenden Licht neigen Versuch f r jeden Winkel wiederholen e F rjede Beleuchtungsst rke den Lastwiderstand Rmax ermitteln bei dem die maximale Leistung der Solarzelle erreicht wird g Messung von Leerlaufspannung und Kurzschlussstromst rke s e Die Anzeigeinstrum
150. 66 962 1 Uhrglas z B 80 mm 664 154 1 Pulvertrichter z B 60 mm 602 681 1 Waage mindestens bis 100 g Aufl sung 0 01 g 1 PC ab Windows 95 98 NT Ben tigte Chemikalien D Glucose z B 100 g 672 1100 Essigs ure c 1 mol l z B 1000 ml 671 9590 Magnesiumsulfat 7 hydrat z B 100 g 673 1600 Natriumchlorid z B 250 g 673 5700 Salzs ure c 1 mol l 500 ml 674 6900 dest Wasser evtl Kalibrierl sung 111 8 mS cm 667 4644 Kalibrierl sung 12 88 mS cm 667 4640 Herstellung der L sungen Zur Herstellung der Messl sungen werden Waage Pipetten Messkolben Spatel Uhrglas und Trichter ben tigt Es werden jeweils drei L sungen verschiedener Konzentrationen hergestellt Selbstverst nd lich k nnen weitere L sungen anderer Konzentrationen zur Messung hinzugenommen oder Messwerte ausgelassen werden 1 Glucosel sungen 1 mol l 0 5 mol l 0 1 mol l Auf das auf der Waage liegende Uhrglas werden genau 19 82 g 1 mol l bzw 9 91 g 0 5 mol l und 1 98 g 0 1 mol l Glucose eingewogen und mit destilliertem Wasser durch den Trichter jeweils in einen 100 ml Kolben gesp lt Uhrglas Spatel und Trichter werden anschlie end gereinigt 2 Essigs urel sungen 0 5 mol l 0 1 mol l 0 01 mol l Mit der Pipette werden 50 ml 0 5 mol l bzw 10 ml 0 1 mol l 1 molare Essigs ure in jeweils einen 100 ml Messkolben gegeben und mit destilliertem Wasser bis zum Eichstrich aufgef llt Die 0 01 molare Essigs ure wird aus 10 ml 0 1
151. 728 4 4 Versuchsaufbau siehe Skizze Der Schwingkreis wird entsprechend der Skizze an das Power CASSY angeschlossen Bei Bedarf werden zus tzliche D mpfungswiderst nde in Serie geschaltet m CASSY Lab 209 Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Messung mit F9 starten e Messung bei Bedarf mit ver nderter Frequenz f Zeiger im Anzeigeinstrument verschieben oder mit anderen D mpfungswiderst nden wiederholen Modellbildung Die Anfangsbedingungen f r die Ladung Q des Kondensators und f r den Strom I sind beide Null weil der Schwingkreis vor der Messung spannungs und stromlos ist Die Konstanten Widerstand R Kapa zit t C und Induktivit t L k nnen durch Ziehen am Zeiger des entsprechenden Anzeigeinstruments oder durch Linksklick oder nach Rechtsklick so ver ndert werden dass das Modell mit der Messung berein stimmt Dabei ist der Gleichstromwiderstand der Spule ca 4 Q beim D mpfungswiderstand R mit zu ber cksichtigen Das Power CASSY schaltet erst mit Start der Messung die anregende Frequenz ein Dadurch wird auch der Einschwingvorgang des Schwingkreises sichtbar Abh ngig von D mpfung und Frequenz kann man sehen dass der Schwingkreis zu Anfang mit seiner Eigenfrequenz Resonanzfrequenz schwingt bevor er auf die anregende Frequenz gezwungen wird 210 CASSY Lab m RLC Filter Tiefpass Hochpass Bandpass E Beispiel laden
152. 9 Energiekalibrierung VKA Box Aufgenommene Spektren sind zun chst in Kan le eingeteilt Ordnet man einem oder zwei Kan len eine Energie zu so kann auch eine Darstellung ber der Energie gew hlt werden Nach Aufruf der Ener giekalibrierung kann mit der Maus eine Markierung gesetzt werden der entsprechende Kanal wird in der Dialogbox eingetragen Alternativ kann man nach einem Klick in das Dialogfenster auch die Kan le von Hand eintragen Als dritte M glichkeit bietet sich die Anpassung einer Gau funktion an deren Ergebnis man dann mittels Drag amp Drop aus der Statuszeile in der Dialogbox ablegt Beide Auswahlboxen f r die Energien enthalten bereits Vorgaben f r die blichen radioaktiven Pr parate Wenn die Option globale Energiekalibrierung gew hlt ist gelten die eingetragenen Werte f r alle bisher aufgenommenen und zuk nftigen Spektren dieser Messreihe Wenn diese Option nicht gew hlt ist so gilt die Kalibrierung f r das eingetragene Spektrum und zuk nftige Spektren dieser Reihe Die Kalibrierung wird verworfen wenn das Programm beendet wird die VKA Box gewechselt oder die Verst rkung der Box ver ndert wird Wenn schon kalibrierte Spektren vorliegen kann deren Kalibrie rung bernommen werden Abk rzung Tastatur Alt E Markierung setzen Es stehen vier verschiedene Markierungsfunktionen zur Verf gung Die Markierungen k nnen durch Doppelklick mit der linken Maustaste auf die jeweilige Markierung editiert bzw
153. Ao berechnet Dort tr gt man im f r die Formel vorgesehenen Feld 1 B x B 2 10 A ein f r pKDiss Parameter A gibt man den Literaturwert 4 76 und f r Ao Parameter B den Wert 390 6 ein und stellt die jeweils zugeordneten Schalter auf konstant Nach Anklicken von Weiter mit Bereich markieren w hlt man einen beliebigen Bereich der aufgetragenen Messwerte und erh lt die berechnete Gerade Theoretischer Hintergrund Die quivalent Leitf higkeit Aeq ist eine stoffspezifische Gr e Sie ist durch den Quotienten von spe zifischer Leitf higkeit CA1 und Aquivalentkonzentration gegeben Dabei gibt co die molare Konzentration des gel sten Stoffes und n die Anzahl der entstehenden posi A CASSY Lab 389 tiven oder negativen Ladungen wieder Im Falle von Essigs ure ist also n 1 HAc Hs0 7 Ac H30 Zwei verschiedene Kennzahlen beschreiben das Gleichgewicht der Dissoziationsgrad und die Dis soziations Gleichgewichtskonstante S urekonstante KDiss a ist definiert als a Ac Co mit co als Ausgangskonzentration der Essigs ure und Ac als Konzentration der Acetat lonen in der L sung KDiss ist identisch mit der S urekonstante der Essigs ure x _ Re Hao Diss I HAc Durch Einsetzen von lac H30 u co und HAc 1 0 co in die Gleichung f r KDiss l sst sich das Ostwaldsche Verd nnungsgesetz herleiten Es lautet f r einwertige Elektrolyte 2 amp Co Koi
154. At t1 t2 ergibt sich dann die Schallgeschwindigkeit in Luft zu cLuft As At Damit kann dann f r den Ort sA1 die effektive Messstrecke seff cLuft t1 bestimmt werden was schlie lich eine direkte Messung der Schallgeschwindigkeit in einem Gas erm glicht Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Timer Box 524 034 1 Ger t zur Schallgeschwindigkeit 41360 1 St nder f r Rohre und Spulen 516 249 1 Hochtonlautsprecher 587 07 1 Uhniversalmikrofon 586 26 1 Ma stabschiene 0 5 m 460 97 2 Sockel 300 11 1 Minican Druckgasdose Kohlendioxid 660 999 1 Minican Druckgasdose Helium 660 984 1 Minican Druckgasdose Neon 660 985 1 Feinregulierger t zu Minican Druckgasdosen 660 980 1 Silikonschlauch 7x 1 5 mm 1m 667 194 1 Gummischlauch d 4 mm 604 481 1 Schlauchverbinder 604 510 1 Paar Kabel 25 cm rot und blau 501 44 1 Paar Kabel 100 cm rot und blau 501 46 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze e Kunststoffrohr ohne Heizk rper auf den St nder f r Rohre und Spulen legen und so drehen bis sich die beiden Schlaucholiven senkrecht bereinander befinden e Lautsprecher so an das Kunststoffrohr heranschieben dass das Kunststoffrohr m glichst dicht abgeschlossen ist e Universalmikrofon ca 1 cm weit in die mittlere Bohrung des Deckels schieben und so ausrichten dass es sich beim Verschieben parallel zum Kunststoffrohr bewegt Funktionsschalter des Univer salmikrofons auf Betriebsart Trigg
155. Ausgang X Die Ausgabe des Funktionsgenerators kann durch nur w hrend einer Messung aktiv single shot auf die eigent liche Messzeit beschr nkt werden Zwischen zwei Messungen ist der Funktionsgenerator dann aus und es ist dann auch keine Bestimmung von Mittelwerten oder Effektivwerten m glich Die ausgegebene Kurvenform Frequenz f in Hz Amplitude A in Vp oder Ap Gleichspannungsoffset O in V oder A und Tastverh ltnis in kann in bestimmten Bereichen eingestellt werden Kurvenform Frequenz f Amplitude A Offset O Tastverh ltnis DC 10V 10V Sinus 0 01 Hz 1000 Hz 10V 10V 10V 10V 0 100 Rechteck 0 01 Hz 1000 Hz 10V 10V 10V 10V 0 100 Dreieck 0 01 Hz 1000Hz 10V 10V 10V 10V 0 100 Formel 0 01 Hz 1000 Hz 10V 10V 10V 10V Rechteck und Dreieck stehen in zwei Varianten zur Verf gung Die symmetrische Kurvenform liegt zwischen A und A Die asymmetrische Kurvenform zwischen 0 und A Negative Amplituden A sind erlaubt und spiegeln das Signal um 0 Das Tastverh ltnis legt das Ver h ltnis zwischen ansteigenden und abfallenden Kurventeilen fest So kann z B leicht aus einem Dreiecksignal 50 ein S gezahnsignal 100 werden Zus tzlich zu den blichen Kurvenformen bietet das Profi CASSY auch eine frei programmierbare Kurvenform Dazu muss eine Formel f x eingegeben werden die die Kurvenform beschreibt Zur Ermittlung der Kurvenform wird diese Funktion der Variablen x im Intervall
156. B rette vorsichtig aufdrehen und die Kalilauge langsam zutropfen lassen e Alle f nf Sekunden wird automatisch ein Messwert Volumen und pH Wert aufgenommen Daf r ist es empfehlenswert auf eine gleichbleibende Tropfgeschwindigkeit zu achten e Nach ungef hr 40 ml KOH Zugabe wird der Hahn zugedreht die Messung gestoppt F9 oder 5 und die Gesamtanzahl der Tropfen No und das genaue Volumen an zugegebener KOH Vo ab gelesen Auswertung Zun chst wird das durchschnittliche Volumen eines Tropfens KOH berechnet Dazu lautet die allge meine Formel NB1 Vo No mit NB1 als Anzahl der Tropfen Vo als Gesamtzugabevolumen und No als Gesamtanzahl der Tropfen am Ende der Titration Daf r m ssen im Feld Formel der Einstellungen Volumen V f r No und Vo an Stelle von 754 und 40 die abgelesenen Werte eingetragen werden m CASSY Lab 335 Die daraus automatisch ermittelte Titrationskurve weist mehrere charakteristische Bereiche auf die den drei Protolyse Gleichgewichten der Phosphors ure zuzuordnen sind Die Ermittlung der quivalenzpunkte V Veq erfolgt leicht in CASSY Lab Nach Bet tigen der rechten Maustaste im Diagramm und Anwahl von weitere Auswertungen und quivalenzpunkt bestimmen kann man den Kurvenbereich markieren innerhalb dessen der quivalenzpunkt ermittelt werden soll Nach erfolgter Markierung werden der berechnete Aquivalenzpunkt und der pKa Wert automatisch angezeigt die dazu geh renden Werte stehen li
157. Box 524 058 Mischpr parat a B y 559 84 oder aus 559 83 Szintillationsz hler 559 901 Detektor Ausgangsstufe 559 912 Hochspannungsnetzger t 1 5 kV 521 68 Sockel zum Szintillationsz hler 559 891 Stativstange 47 cm 300 42 Leybold Muffe 301 01 Universalklemme 0 80 mm 666 555 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Die Ausgangsstufe des Szintillationsz hlers wird mit der VKA Box und dem Hochspannungsnetzger t verbunden Das Pr parat wird mittels Stativmaterial ber dem Szintillationsz hler platziert so dass es sich einige Zentimeter oberhalb des Detektors befindet Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Messung im VKA Modus starten F9 e Messung im Einkanal Modus starten dabei beispielsweise mit gleicher Gesamtmesszeit arbeiten oder mit gleicher Messzeit pro Punkt Auswertung Die parallele Messung aller Kan le zeigt deutliche Zeitvorteile gegen ber der sequentiellen Messung einzelner Kan le Dieser Zeitvorteil wandelt sich bei gleicher Messzeit in einen Gewinn an Aufl sung oder Signal Rausch Verh ltnis 286 CASSY Lab m Elektrische Leitung in Festk rpern F Ey auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet 21 Beispiel laden Temperatur Box 21 Beispiel laden NiCr Ni Adapter S Versuchsbeschreibung Ein einfacher Test f r Modelle zur elektrischen Leitf higkeit von Leitern und Halbleitern ist die Unter suchung der Temperaturabh ngigkeit des Widerstands R In elektri
158. CASSY Software CASSY Lab ohne Freischaltcode f r Windows 95 98 NT oder h her mit ausf hrlicher Hilfe 20 Nutzungen frei dann als Demoversion nutzbar Gebrauchsanweisung USB Kabel Siehe auch m CASSY Lab 57 Einsatz von Mobile CASSY Mobile CASSY ist ein Interface das f r den mobilen Einsatz konzipiert worden ist Deshalb wurde auf viele Leistungsmerkmale des Sensor CASSYs verzichtet und daf r ein Datenlogger integriert Trotzdem lassen sich einige der beschriebenen Experimente auch mit Mobile CASSY durchf hren Diese Expe rimente sind mit dem Mobile CASSY Logo gekennzeichnet Die weitere Beschreibung und die ange gebenen Ger telisten beziehen sich aber trotzdem auf die Verwendung von Sensor CASSY Durchf hrung eines Sensor CASSY Experiments mit dem Mobile CASSY e F r Spannungs und Strommessungen ist beim Mobile CASSY der Ul Sensor S 524 062 oder der UIP Sensor S 524 0621 erforderlich e Werden beim Sensor CASSY beide analogen Eing nge A und B verwendet m ssen statt dessen zwei Mobile CASSYs eingesetzt werden evtl mit zwei Ul Sensoren S Bei kombinierter Span nungs und Strommessung reicht auch ein Mobile CASSY mit UIP Sensor S aus e Die Symbole der Messgr en haben einen Index weniger als in den Versuchsbeschreibungen angegeben da beim Mobile CASSY nicht zwischen Eingang A oder B unterschieden werden muss z B U1 und U2 zwei Mobile CASSYs statt UAa1 und UB1 ein Sensor CASSY Einschr nkungen von Mobile
159. CE 2 V hoch gefahren und der Kollektorstrom Ic gemessen Angezeigten Basisstrom IB an Spannungsquelle S der Sensor CASSYs auf 0 1 mA stellen Messung mit F9 starten Kennlinie wird automatisch aufgenommen Basisstrom IB in Stufen von 0 1 mA erh hen und weitere Kennlinien wieder mit F9 aufnehmen Auswertung Aus der Steuerkennlinie a kann leicht die Stromverst rkung durch eine Geradenanpassung ermittelt werden Im Beispiel ergibt sich ein Stromverst rkungsfaktor von IC IB 149 6 Auch die Kennlinie b zeigt eindrucksvoll die Stromverst rkung des Transistors Ab einer relativ kleinen Kollektor Emitter Spannung UCE bleibt der Ausgangsstrom Ic nahezu konstant und h ngt nur noch vom Basisstrom IB ab m CASSY Lab 225 Leistungskennlinie einer Solarzelle E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Es wird die Leistung P einer Solarzelle bei unterschiedlichen Beleuchtungsst rken in Abh ngigkeit von einem Lastwiderstand R aufgezeichnet Aus den Kurvenverl ufen werden die optimalen Lastwider st nde Rmax ermittelt bei denen jeweils die maximale Leistung der Solarzelle erreicht wird Bei jeder Beleuchtungsst rke unterschiedliche Neigungswinkel der Solarzelle werden au erdem Leerlaufspannung und Kurzschlussstromst rke gemessen und die Innenwiderst nde Ro der Solarzelle berechnet Ro Uo lo Die Innenwiderst nde Ro werden mit Rmax verglichen Ben tigte Ger te 1 Joule und Wattmeter 531 831 1 Solarzelle 6
160. Da sie ioni sierende Strahlung erzeugen m ssen beim Umgang dennoch folgende Sicherheitsregeln befolgt werden Pr parate vor dem Zugriff Unbefugter sch tzen Vor Benutzung Pr parate auf Unversehrtheit berpr fen Zur Abschirmung Pr parate im Schutzbeh lter aufbewahren Zur Gew hrleistung einer m glichst kurzen Expositionszeit und einer m glichst geringen Ak tivit t Pr parate nur zur Durchf hrung des Experiments aus dem Schutzbeh lter nehmen e Zur Sicherstellung eines m glichst gro en Abstandes Pr parate nur am oberen Ende des Me tallhalters anfassen Versuchsbeschreibung Der Szintillationsz hler wird energiekalibriert Die energetische Verteilung der in einem Alumini umstreuer gestreuten y Quanten wird f r verschiedene Winkel zwischen Quelle und Detektor aufge nommen Daraus folgt die quantitative Best tigung des Compton Effektes Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 VKA Box 524 058 1 Mischpr parat a y 559 84 oder aus 559 83 276 CASSY Lab m oo oo Ger tesatz Comptonstreuung 559 800 Cs 137 Pr parat 3 7 MBq 559 809 Szintillationsz hler 559 901 Detektor Ausgangsstufe 559 912 Hochspannungsnetzger t 1 5 kV 521 68 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Die Ausgangsstufe des Szintillationsz hlers wird mit der VKA Box und dem Hochspannungsnetzger t verbunden Die Experimentierplatte aus dem Ger tesatz Comptonstreuung wird ausgelegt und die Blei
161. Die alkalische Hydrolyse von Estern l uft in zwei Schritten ab Z 1O Te 4 8_ CH C 10 H CH C OH oI CH CH 5 CH CH O vr gt CH CH OH CH Cie m CASSY Lab 363 Da im Verlauf der Reaktion an Stelle der Hydroxidionen Acetationen in L sung gehen kann der Ablauf der Reaktion durch Leitf higkeitsmessungen verfolgt werden Aus der daraus ermittelten Zeitabh n gigkeit der Hydroxidionenkonzentration l sst sich die Reaktionsordnung und die Geschwindigkeits konstante k der alkalischen Esterhydrolyse bestimmen Die Temperaturabh ngigkeit der Geschwindigkeitskonstante kann ermittelt werden indem die Ester hydrolyse mehrfach jeweils bei verschiedenen Temperaturen im Wasserbad durchgef hrt wird Aus der Temperaturabh ngigkeit von k k nnen die Aktivierungsparameter berechnet werden die Aktivie rungsenergie Ea nach Arrhenius bzw die freie Aktivierungsenthalpie AG nach Eyring die sich aus der Aktivierungsenthalpie AH und der Aktivierungsentropie AS zusammensetzt Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Chemie Box oder Leitf higkeits Adapter S 524 067 1 1 Leitf higkeitssensor 529 670 1 Magnetr hrer mit Heizplatte 666 839 1 KT4 Kontakt Stockthermometer 666 8401 1 R hrst bchen 50 mm 666 854 1 R hrst bchen 15 mm 666 850 1 Stativstange 500 mm 10 mm 301 27 3 Kreuzmuffen 666 543 2 Kleinklemmen 666 551 1 Universalklemme 666 555 1 Becherglas 100 ml hohe For
162. Diese erreicht aus Klemme 4 ber das Hochspannungskabel und die Hochspannungsverteilung die Z ndkerze Das Prim roszillogramm stellt den Spannungsverlauf ber der Prim rwicklung dar Aus diesem kann insbesondere die Offenzeit und Schlie zeit des Unterbrechers ermittelt werden Aus typischen Ver nderungen des Normaloszillogramms k nnen bestimmte Fehler in Z ndanlagen erkannt werden Das Sekund roszillogramm einer Z ndanlage stellt den Spannungsverlauf an der den Z ndkerze n dar Dabei ist die Z ndspannung mit der Z ndnadel sowie die Brennspannung von besonderer Bedeutung f r die Fehlerdiagnose Aus typischen Ver nderungen des Normaloszillogramms k nnen bestimmte Fehler in Z ndanlagen erkannt werden Bei der Schlie winkelmessung wird der Winkel in dem der Unterbrecherkontakt geschlossen ist e lektronisch gemessen und in angezeigt Die angezeigten Werte k nnen in Winkelgrade bertragen werden Die Schlie winkel nderung einer kontaktgesteuerten Z ndung darf sich bei einer Drehzahl erh hung bis ca 4500 1 min h chstens um 2 3 ndern Bei kontaktlosen elektronischen Z ndanla gen ist der Schlie winkel nicht einstellbar und u U stark drehzahlabh ngig Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Auto Box i 524 076 1 Auto BoxZ 524 077 1 Induktiver Impulsgeber 738 986 1 Kapazitiver Messwertgeber 738 987 1 PC ab Windows 95 98 NT sowie eine der folgenden Ausstattungen T 3 2 4 2 Kontaktges
163. Differenz 19 Differenzialgleichungen 27 Differenzthermoanalyse 367 Digitalausgang 50 Digitaleingang 50 Digitales Spektralphotometer 65 Diode 220 Dissoziationsgrad 386 Dissoziationskonstante 386 Dreharm 115 Drehimpuls 113 Druck 376 2E Eichung 19 Eingang 41 Einh llende 20 Einkanal Analysator 284 Einstellungen 24 25 26 27 28 36 41 42 45 48 49 50 EKG 407 Elektrokardiogramm 407 Elektromyogramm 410 Elementarladung 245 EMG 410 Energie 19 100 113 Energie elektrisch 164 Energie mechanisch 161 Energie thermisch 161 164 Energiekalibrierung 267 Energieverlust 261 Energieverlust in Materie 273 Entfernung 19 Enthalpie 367 Entladung 194 196 198 Enzym 346 Erstarrungspunkt 310 313 Essigs ure 303 326 386 Essigs ureethylester 358 362 Exponentialanpassung 20 F Faraday 181 184 FCKW 396 Festk rper 126 151 286 FFT 25 138 153 155 Filter 210 213 216 Fliehkraft 115 117 Fl ssigkeit 132 135 o Formel 13 25 30 33 Formfaktor 20 Fourier Transformation 25 Fourier Transformation 153 155 Freie Anpassung 20 Freier Fall 107 109 Freischaltcode 9 Frequenzanalyse 153 155 Funktionsgenerator 45 49 G Gamma Spektrum 267 277 Gas 148 Gaschromatographie 336 338 340 Gasgesetze 376 Gau kurve 23 Gau kurven 21 Gau verteilung 20 Gay Lussac 376 Ged mpfter Schwingkreis 200 202 Gefrierpunktserniedrigung 316 370 Gekoppelte Pendel 138 Gekoppelte
164. Drehzahl Netzspule 562 21 nicht ohne Transformatorkern anschlie en 168 CASSY Lab m Versuchsbeschreibung Thermodynamische Kreisprozesse werden h ufig als geschlossene Kurven in einem pV Diagramm p Druck V Volumen beschrieben Die dem System je nach Umlaufsinn entnommene oder zugef hrte Arbeit entspricht dann der durch die Kurve eingeschlossenen Fl che Im Versuch wird das pV Diagramm des Hei luftmotors als W rmekraftmaschine aufgezeichnet In Abh ngigkeit von der Zeit t misst ein Drucksensor den Druck p im Zylinder und ein Wegaufnehmer die Position s des Arbeitskolbens aus der das eingeschlossene Volumen V berechnet wird Die Messwerte werden auf dem Bildschirm direkt in einem pV Diagramm dargestellt Zur weiteren Auswertung wird die als Kolbenreibung verrichtete mechanische Arbeit W fe dV pro Umlauf berechnet Ben tigte Ger te Paar Kabel 100 cm rot und blau 501 46 Wasserbeh lter 10 I PC ab Windows 95 98 NT 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Stromquellen Box 524 031 1 Wegaufnehmer 529 031 1 B Box 524 038 mit Drucksensor und 529 038 Verbindungskabel 6 polig 501 16 oder 1 Drucksensor S 2000 hPa 524 064 1 Hei luftmotor 388 182 1 Angelschnur 309 43 1 Schraubenfeder 352 08 1 U Kern mit Joch 562 11 1 Spannvorrichtung 562 12 1 Netzspule 500 Windungen 562 21 1 Kleinspannungsspule 50 Wnd 562 18 2 PVC Schlauch 8 mm 307 70 1 Tauchpumpe 12 V 388 181 1 Kleinspannungs Netzger t 521 230 1 Ka
165. Einstellungen laden e Potentiometer der Spannungsquelle S ganz nach rechts drehen e Schaltschwellen 1 und d2 durch individuelle Werte ersetzen dazu den Zeiger des Anzeigeinstru ments mit der Maus verschieben oder in den Einstellungen 1 oder 2 rechte Maustaste den Wert des Parameters entsprechend ndern Wenn gew nscht Temperaturverlauf w hrend der Regelung mit F9 aufnehmen und Aufnahme wieder mit F9 stoppen PI Regelung Einstellungen laden Potentiometer der Spannungsquelle S ganz nach rechts drehen F hrungsgr e w etwa 5 C ber die aktuelle Temperatur A1 setzen dazu den Zeiger des Anzei geinstruments mit der Maus verschieben oder in den Einstellungen w rechte Maustaste den Wert der F hrungsgr e entsprechend ndern e Proportionalbeiwert KP und Integrierbeiwert K durch individuelle Werte ersetzen dazu in den Ein stellungen KP oder KI rechte Maustaste den Wert des Parameters entsprechend ndern e Temperaturregelung mit F9 starten und auch sp ter wieder stoppen e o ET Auswertung Beim Zweipunktregler lassen sich zur Verdeutlichung die beiden Schaltschwellen 1 und 2 durch waagerechte Markierungslinien im Diagramm eintragen Die G te des Pl Regler h ngt entscheidend von der Wahl des Proportionalbeiwerts KP und des Integ rierbeiwerts KI ab Die schwarze Linie entspricht der F hrungsgr e w Sollwert Die rote Kurve ent spricht der die Regelgr e x Messwert und sollte sich nach einer St r
166. F9 Dabei die Hochspannung am De tektor so einstellen dass das Spektrum auf der rechten Seite nicht abgeschnitten wird e Zur Energiekalibrierung das Na 22 Pr parat einbauen und die Energieachse anhand der 511 keV und 1275 keV Linien kalibrieren Das Sr 90 Spektrum erstreckt sich bis ca 2000 keV e Eventuell den Untergrund ohne Pr parat bestimmen e Wieder das Sr 90 Pr parat einbauen dabei darauf achten das genug Platz unter dem Pr parat f r die Absorber zur Verf gung steht e Nacheinander Spektren ohne Absorber mit 0 5 mm Aluminium als Absorber 1 mm Aluminium usw bis 3 mm Aluminium aufnehmen Auswertung Durch die Aluminium Absorber verringert sich die maximale Energie der Elektronen die in den Detektor gelangen Aus den Sr 90 Spektren wird jeweils die h chste Energie bestimmt bei der noch Elektronen detektiert werden Diese Energien werden in einer Tabelle gegen die Dicke des Absorbers aufgetragen Die Steigung der Ausgleichsgeraden ergibt den Energieverlust pro Wegstrecke dE dx hier etwa 400 450 keV mm m CASSY Lab 275 Quantitative Beobachtung des Compton Effekts auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Sicherheitshinweis Beim Umgang mit radioaktiven Pr paraten sind l nderspezifische Auflagen zu beachten in der Bun desrepublik Deutschland z B die Strahlenschutzverordnung StrIlSchV Die im Versuch verwandten radioaktiven Stoffe sind nach StrlSchV f r den Unterricht an Schulen bauartzugelassen
167. Fl cheninhalt in der Statuszeile angezeigt Im Beispiel erh lt man f r die Arbeit W etwa W 18900 hPa cm 1 89 Nm Anmerkung Die Leistung des Motors erh lt man zu P W f mit der Leerlauf Drehfrequenz f Die Frequenz f kann man mit einer Lichtschranke und einem Z hlger t ermitteln Eine andere M g lichkeit ist die Verwendung des Frequenzspektrums mit der Maus anklicken F r eine bessere Fre quenzaufl sung m ssen allerdings mehr Messwerte als im Beispiel registriert werden Anzahl im Messparameter Fenster von 125 z B auf 2000 erh hen 170 CASSY Lab m Coulombsches Gesetz ae auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet E Beispiel laden Vorsicht beim Umgang mit Hochspannung Der hochspannungsf hrende Steckerstift darf weder den Experimentator noch Teile der Versuchsan ordnung ber hren Insbesondere ist weder der Kraftsensor noch das Sensor CASSY gegen Hoch spannung gesch tzt Au erdem den Abstand zwischen Hochspannungskabel und den anderen isolierten Kabel w hrend des gesamten Experiments maximal halten Versuchsbeschreibung Zwei gleichnamig oder ungleichnamig aufgeladene Kugeln ben eine Kraft aufeinander aus Diese Kraft ist proportional zu der Ladung Q einer jeden Kugel und umgekehrt proportional zum Quadrat des Ab standes x der Kugeln voneinander Die Proportionalit t F 1 x wird best tigt Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Br cken Box 524 041
168. Formeln abh ngen die wiederum selbst nur von Konstanten oder von der Mess zeit t abh ngen d rfen Alle erlaubten Abh ngigkeiten der Differenzialgleichungen sind vor ihrem Ein gabefeld aufgelistet Normalerweise werden mit der Modellbildung ein oder zwei Differenzialgleichungen erster Ordnung definiert Mit 2 Ordnung l sst sich die Eingabe einer Differenzialgleichung zweiter Ordnung vereinfa chen Die erste Differenzialgleichung verkn pft dann automatisch die beiden Modellgr en x und y durch x y und die zweite Differenzialgleichung hat die Form y x f t x x Beispielsweise ist bei der Bewegungsgleichung s x und v y x Damit muss nur die Differenzialgleichung s v a F m ein gegeben werden Die w hlbare Genauigkeit legt das Abbruchkriterium fest mit dem die nummerische Integration der Differenzialgleichungen beendet werden soll Eine geringere Genauigkeit verringert die Rechenzeit erh ht aber auch den Fehler des Ergebnisses Die Genauigkeit erh ht sich auch wenn der angegebene Messbereich der ersten Modellgr e verkleinert wird Die w hlbare Rechenzeit legt die maximale Zeit fest die zur nummerischen Integration der Differen zialgleichungen zur Verf gung steht Wenn die Rechenzeit unter Ber cksichtigung der vorgegebenen Genauigkeit zu niedrig gew hlt wurde dann beginnen die berechneten Werte nach wie vor bei der gew hlten Anfangszeit enden aber vorzeitig Beispiele Das bekannteste Beispiel einer Differenzialgl
169. H PO3 H50 HPOZ H30 PKaz 7 1 3 HPOF H 0 gt POJ H30 PKa3 12 3 Da die pKa Werte um 5 differieren k nnen die drei Gleichgewichte als voneinander vollkommen un abh ngig betrachtet werden Bei der Titration mit Kalilauge lassen sich die quivalenzpunkte der ersten beiden Protolysestufen der Phosphors ure ermitteln Da KOH allerdings keine wesentlich st rkere Base als das Phosphat lon ist liegt das Gleichgewicht 3 nicht weit genug auf der rechten Seite um auch den dritten Aquivalenzpunkt bestimmen zu k nnen Dieser ist in w ssriger L sung nur auf dem umgekehrten Weg durch Titration von Kaliumphosphat z B mit Salzs ure zug nglich m CASSY Lab 307 Die Hydrogenphosphate wirken im betrachteten pH Bereich der Titration ca pH 2 bis pH 12 ampho lytisch stehen sie auf der rechten Seite des Gleichgewichts stellen sie die Base des jeweiligen S u re Base Paares dar auf der linken Seite des Gleichgewichts ben sie die Funktion der S ure aus Ben tigte Ger te mit Chemie Box oder pH Adapter S Sensor CASSY 524 010 CASSY Lab 524 200 Chemie Box oder pH Adapter S 524 067 2 pH Elektrode mit BNC Stecker 667 4172 Temperaturf hler NiCr Ni bei Bedarf 529 676 Magnetr hrer 666 845 Becherglas 250 ml niedrige Form 664 103 Stativstab 450 mm Gewinde M10 666 523 Messpipette 10 ml 665 997 Pipettierball 666 003 B rette 50 ml 665 847 B rettentrichter 665 816 Einfach B rettenhalter 666 559 Kreuzmuffen 666 5
170. H Elektrode und Chemie bzw pH Box markieren so dass sie sp ter am gleichen Eingang wieder verwendet werden k nnen nur dann passt die gespeicherte Kalibrierung e Sind andere Volumenabst nde als 0 5 mi gew nscht so kann in den Einstellungen V im Feld Formel die Vorgabe ge ndert und z B 0 2 n 0 2 f r Abst nde von 0 2 ml eingegeben werden e oe EE Versuchsdurchf hrung e Kalibrierte Einstellungen verwenden oder laden e Den ersten Messwert mit der Taste F9 oder der Schaltfl che 5 ermitteln e 40 ml Kalilauge kontinuierlich langsam zutropfen lassen und in Abst nden von 0 5 ml mit F9 den pH Wert aufnehmen Auswertung Die ermittelte Kurve weist mehrere charakteristische Bereiche auf die den drei Protoly se Gleichgewichten entsprechen Die Ermittlung der Aquivalenzpunkte V Veq erfolgt leicht in CASSY Lab Nach Bet tigen der rechten Maustaste im Diagramm Standard und Anwahl von weitere Auswertungen und quivalenzpunkt bestimmen kann man den Kurvenbereich markieren innerhalb dessen der Aquivalenzpunkt ermittelt werden soll Nach erfolgter Markierung werden der berechnete Aquivalenzpunkt und der pKa Wert automatisch angezeigt die dazu geh renden Werte stehen links unten in der Statuszeile und k nnen mit der Maus als Text an eine beliebige Stelle im Diagramm bertragen werden Weitere Auswertung Der parallele Verlauf der drei Pufferbereiche kann verdeutlicht werden Dazu gibt es mehrere M g lichkeiten 1
171. In der Darstellung Geradenauswertung Man w hlt nach Klicken der rechten Maustaste im Dia gramm die Men punkte Anpassung durchf hren und Ausgleichsgerade markiert dann sym metrisch zum jeweiligen im Diagramm Standard ermittelten Halb quivalenzpunkt Vheq einen schmalen Kurvenbereich in einer der Pufferzonen und erh lt eine Gerade mit der gemittelten Stei gung des Markierungsbereichs Ebenso verf hrt man mit den anderen beiden Pufferzonen Dazu errechnet man den dritten Aquivalenzpunkt aus den ersten beiden Aquivalenzpunkten Die drei sich ergebenden Geraden sollten aufgrund der allgemeinen Formel f r Pufferbereiche IH 0 Ka Al Fe nahezu parallel verlaufen leichte Ungenauigkeit durch nderung des Volumens infolge der KOH Zugabe und durch Erreichen der Grenzen des Messbereichs der pH Elektrode m CASSY Lab 309 2 In der Darstellung Geradenauswertung ber die Tastenkombination Alt F erh lt man im Men punkt freie Anpassung die M glichkeit eigene Anpassungen zu definieren Man gibt in die daf r vorgesehene Zeile die allgemeine Geradengleichung A x B ein Nach Weiter mit Bereich mar kieren klickt man mit der Maus einen schmalen zum zweiten Halb quivalenzpunkt symmetrischen Bereich an und erh lt eine Gerade deren Steigung A in der Statuszeile abzulesen ist Nun stellt man A im Men punkt freie Anpassung Alt F auf konstant und markiert dann die entsprechenden Bereiche um die anderen beiden Halb quivalenzpunkte Bei ei
172. Kabel 0 25 m 501 01 1 Drehschieber Vakuumpumpe 378 73 1 Kleinflansch DN 16 KF 378 031 1 Vakuumschlauch d 8 mm 307 68 4 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Das Pr parat und der Detektor werden in der Rutherford Streukammer platziert Der Detektor wird ber das kurze HF Kabel mit dem Diskriminator Vorverst rker verbunden Der Diskriminator Vorverst rker wird mit der VKA Box verbunden Die Pumpe wird an die Rutherford Streukammer angeschlossen Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Das Ra 226 Pr parat wird in der Streukammer montiert e Nach Evakuieren der Kammer wird ein Spektrum aufgenommen F9 e Verst rkung der VKA Box dabei so ver ndern dass das Spektrum die verf gbaren Kan le ausf llt Dies ist typischerweise bei Verst rkungen um 5 der Fall e Energiekalibrierung auf den u eren Linien des Spektrums 4785 keV 7687 keV durchf hren Auswertung Aus den Z hlraten der beobachteten Linien wird das Alter des Pr parates berechnet Die Auswertung wird dadurch erschwert dass sich die a Energien von Po 210 und Rn 222 nur wenig unterscheiden und beide Nuklide daher zu einem gemeinsamen Peak beitragen dem mittleren der Dreiergruppe Daher wird die Z hlrate des Rn 222 durch eine Geradenanpassung aus den Z hlraten von Ra 226 Po 218 und Po 214 ermittelt Aus dem Verh ltnis der Z hlraten von Po 210 und Ra 226 l sst sich das Alter des Pr parates berechnen Hinweis Der Halbleiterdetektor
173. Konstanten seriellen Messger ten Formeln Digitalausgang Eing ngen Konstanten seriellen Messger ten Formeln Modell Modellgr en Konstanten und Formeln die nur von der Zeit t abh ngen Zus tzlich darf die Formel noch von der Uhrzeit time in Sekunden dem Datum date der Messzeit t in Sekunden der Anzahl n der aufgenommenen Messwerte und dem letzten Wert der Formel old ab h ngen Am Ende einer Formel darf ein Kommentar stehen wenn dieser durch ein Semikolon von der Formel getrennt ist Mitunter bestehen die Symbole aus einem amp Zeichen gefolgt von einem Buchstaben In diesem Fall wird der entsprechende griechische Buchstabe angezeigt sonst der lateinische Bei der Formeleingabe ist das amp Zeichen mit einzugeben Funktionen in einer Formel Innerhalb einer Formel d rfen die folgenden Funktionen auftreten Die Funktionsargumente m ssen nur dann in Klammern stehen wenn sie zusammengesetzt sind z B bei square t 10 ramp square saw shift sin cos tan arcsin arccos arctan rsin rcos rtan rarcsin rarccos rarctan last delta next new random sqr exp In log int frac abs sgn odd even Rampe S gezahn zwischen 0 und 1 ramp x frac x Rechteck zwischen 0 und 1 square x ramp x lt 0 5 Dreieck zwischen 0 und 1 Einmalige Rampe ist 0 wenn Argument lt 0 1 wenn Argument gt 1 sonst gleich dem Ar gument Sinus im Gradma Periode 360 Cosinus im Gradma Periode 360 Ta
174. Ladespannung UB1 am Kondensator auf etwa 9 5 V einstellen dazu Drehknopf an Spannungs quelle S entsprechend einstellen Entladung mit F9 starten Entladung mit unterschiedlichen Kapazit ten wiederholen z B 200 uF und 300 uF b Aufladung 21 Einstellungen laden e Aufladung mit F9 starten Aufladung mit unterschiedlichen Kapazit ten wiederholen z B 200 uF und 300 uF Modellbildung Bei der Aufladung des Kondensators ist die Anfangsbedingung Q t 0 0 Die Konstanten Widerstand R Kapazit t C und die extern angelegte Spannung U k nnen durch Ziehen am Zeiger des entsprechen den Anzeigeinstruments oder durch Linksklick oder nach Rechtsklick so ver ndert werden dass das Modell mit der Messung berein stimmt Bei der Entladung des Kondensators ist die Anfangsbedingung Q t 0 C Uo Die Konstanten Wider stand R Kapazit t C und Anfangsspannung Uo des Kondensators k nnen durch Ziehen am Zeiger des entsprechenden Anzeigeinstruments oder durch Linksklick oder nach Rechtsklick so ver ndert wer den dass das Modell mit der Messung berein stimmt 198 CASSY Lab m Auf und Entladung eines kleinen Kondensators Kabelkapazit ten E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Ein Kondensator wird ber einen Widerstand aufgeladen oder entladen Es werden die Spannungs verl ufe UB t am Kondensator sowie der Lade oder Entladestrom IlA t UA UB t R gemessen Daraus kann die Zeitkonstante t RC bestimmt sowie der Energieinh
175. Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Universalmikrofon E Beispiel laden Mikrofon S Versuchsbeschreibung Es werden Kl nge unterschiedlicher Klangfarbe und h he z B Vokale der menschlichen Stimme oder Kl nge von Musikinstrumenten durch eine Fourieranalyse untersucht Das entstehende Fre quenzspektrum zeigt die Grundfrequenz fo mit den angeregten Oberwellen Die verschiedenen Vokale unterscheiden sich vor allem in den Oberwellenamplituden Die Grundfre quenz fo h ngt von der Stimmh he ab Sie betr gt bei hohen Stimmen ca 200 Hz und bei tiefen Stimmen ca 80 Hz Die Stimmfarbe wird durch die etwas unterschiedliche Anregung der Oberwellen bestimmt Das gleiche gilt f r die Klangfarbe von Musikinstrumenten Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Universalmikrofon 586 26 mit Sockel 300 11 oder 1 Mikrofon S 524 059 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Das Universalmikrofon Funktionsschalter auf Betriebsart Signal und Einschalten nicht vergessen wird an Eingang A des Sensor CASSYs angeschlossen 158 CASSY Lab m Versuchsdurchf hrung Einstellungen laden Universalmikrofon Einstellungen laden Mikrofon S Messung mit F9 starten Standard Darstellung w hlen und Signalst rke mit Einsteller am Mikrofon optimieren Verschiedene T ne aufnehmen und vergleichen Standard Darstellung zeigt Signalform und Fre quenzspektrum zeigt Fourieranalyse e Zum Stoppe
176. S des Sensor CASSYs versorgt Dieser wird gleichzeitig mit dem Start der Zeitmessung vom Sensor CASSY abgeschaltet Um eine beschleunigende Kraft von F 1 N zu erhalten muss eine Antriebsmasse von 102 g gew hlt werden Damit die insgesamt beschleunigte Masse m 1 kg betr gt bleibt f r den Wagen inkl der Rollenersatzmassen eine Masse von 898 g brig Dies ist mit den Zusatzmassen zur Newtondefinition m glich Um gute Messergebnisse zu erzielen muss ein Reibungsausgleich durch geringf giges Neigen der Fahrbahn erfolgen Haltemagnetspannung so einstellen dass der Wagen gerade noch gehalten wird Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Evtl automatischen Messstopp in den Einstellungen sA1 anpassen aktuell 70 Flanken f r 0 7 m e Evtl maximale Messzeit im Messparameter Fenster anpassen aktuell 2 s e Wagen vom Haltemagneten festhalten lassen e Wegnullpunkt definieren gt 0 amp in Einstellungen sA1 e Messung mit F9 starten Wagen f hrt los e Messung stoppt nach vorgegebener Flankenanzahl automatisch e Evtl Messung f r andere beschleunigende Kr fte F wiederholen dazu wieder Wagen vom Hal temagneten festhalten lassen Wegnullpunkt definieren und Messung mit F9 starten Auswertung Das s t Diagramm einer gleichm ig beschleunigten Bewegung ist eine Parabel Dies l sst sich z B mit einer Parabelanpassung best tigen Die Darstellung Geschwindigkeit mit der Maus anklicken zeigt die daraus bere
177. SSY Lab 13 Messung E Startet und stoppt eine neue Messung W hrend oder nach einer Messung ffnet die rechte Maustaste in der Tabelle das Tabellendarstellungsmen und im Diagramm das Auswertungsmen EIM Gibt die M glichkeit zur nderung der Einstellungen und der Messparameter bei doppelter Bet ti gung durch welche die Messung selbst gesteuert wird Messparameter x automatische Aufnahme Intervall 100 ms 4 Trigger C manuelle Aufnahme T neue Messreihe anh ngen deu ieun KIG I Messbedingung fi i Hilfe Messzeit 100 B P wiederholende Messung P akustisches Signal Die Vorgaben in diesem Fenster h ngen von den aufgesteckten Sensorboxen ab Das vereinfacht die Anpassung an eine spezielle Messaufgabe weil sensorboxtypische Einstellungen bereits durchgef hrt worden sind Bei Messungen mit der VKA Box sieht dieses Fenster anders aus Automatische Aufnahme Die Software entscheidet ber den exakten Zeitpunkt einer Messwertaufnahme Nach dem Start der Messung z B mit F9 wird zun chst auf einen eventuell eingestellten Trigger gewartet und danach jeweils nach Ablauf des angegebenen Zeitintervalls eine Messwertzeile aufgenommen Das Intervall die Anzahl der Messpunkte pro Messung sowie die gesamte Messzeit k nnen vorher den Erforder nissen angepasst werden Dabei kann mit wiederholende Messung eine fortlaufende Anzeige erreicht werden Bei Zeitintervallen ab 100 ms wird zus tzlich zum T
178. SY Lab m 2 Yagiantennen 2 1 Yagis mit nur einem parasit ren Element e Yagi R Dipol und 1 Reflektor e Yagi D Dipol und 1 Direktor Beide F lle werden n herungsweise durch das Richtgramm eines Dipols vor einer leitenden Fl che Reflektor beschrieben A cos d T m a cos COS z 2 cosl A Amplitudenanpassung a Abstand zwischen Dipol und Reflektor Polarwinkel 0 Wellenl nge im freien Raum Kopierformel A abs cos x B abs cos C D cos x B Der Faktor A cos x B entspricht dem Richtdiagramm eines Hertzschen Dipols Dieser ideale Strahler ist im Vergleich zur Wellenl nge so kurz dass auf ihm die Stromverteilung konstant angenommen werden darf Der Faktor abs cos C D cos x B beschreibt die Wirkung des parasit ren Elements Reflektor oder Direktor X Polarwinkel Startwerte A 1 Amplitudenanpassung B 0 Winkelversatz 80 Abweichung der Antenne von der Bezugsrichtung C 90 Phase D 60 Konstruktiv bedingter Faktor ber cksichtigt das Verh ltnis a o 2 2 Yagis mit mehreren parasit ren Elementen Diese F lle werden n herungsweise durch das Richtdiagramm eines Einzeldipols und sogenannte Gruppenfaktoren hier horizontaler Gruppenfaktor beschrieben oos n amp a oosto 2 A cos 0 2 a cos BP a cos d 2 Ao A Amplitudenanpassung n Anzahl der Yagi Elemente einschlie lich Dipol a Mittlerer Abstand zwischen den parasit ren Elementen Direktoren
179. SY Lab 423 e Wechseln Sie in die Winkeldarstellung um das Oszillogramm auf den Kurbelwellenwinkel zu beziehen Beachten Sie bitte dass die Z ndspannungen von Z ndkerzen die im drucklosen Zustand z nden geringer ist als im Motor bei ca 10 bar Die Durchschlagspannung von Standardz ndkerzen liegt in Luft bei nur ca 3 5 kV Aus diesem Grund kann auch die H he der Z ndnadel von Zyklus zu Zyklus unterschiedlich sein c Aufnahme des Schlie abschnitts 21 Einstellungen laden e Messung mit F9 starten e ndern Sie die Drehzahl von 800 auf 5000 1 min Auswertung In den Beispieldateien sind die Messungen exemplarisch ausgewertet Dazu Beispieldateien laden und in die Darstellung Auswertung wecheln Der Schlie abschnitt wurde f r einen Verteiler mit Flieh kraftverstellung gemessen Bis ca 4500 1 min ndert sich der Schlie abschnitt nicht Erst oberhalb dieser Drehzahl wird er kleiner Hinweis Beachten Sie bitte auch die entsprechende Versuchsliteratur f r weitere Versuchsdurchf hrungen Weitere Beispieldateien 21 Beispiel laden Schlie abschnittmessung einer kontaktlosen ruhenden Z ndanlage 424 CASSY Lab m Kfz Gemischaufbereitungssysteme Beispiel laden Fliehkraftverstellung Beispiel laden Unterdruckverstellung Fr hdose Beispiel laden Unterdruckverstellung Sp tdose Beispiel laden Einspritzzeit Beispiel laden Lambdaregelung Beispiel laden Leerlaufstelleransteuerung Beispiel laden Klopfv
180. Schraubfassungen E 10 oben Satz 10 Gl hlampen 3 8 V 0 07 A Kunststoffschlauch 6 mm Satz Br ckenstecker Paar Kabel 100 cm rot und blau PC ab Windows 95 98 NT N a D _ _ 0 524 010 524 011 524 200 576 74 579 43 579 13 579 06 505 10 307 641 501 48 501 46 232 CASSY Lab m Versuchsaufbau siehe Skizze Das Power CASSY versorgt den Motor links der ber ein ca 25 mm langes Teilst ck eines Kunst stoffschlauchs den Generator rechts antreibt Die Spannung des Generators wird am Eingang B des Sensor CASSYs gemessen Dabei ist zu beachten dass entweder der Motor oder der Generator umgekehrt gepolt angeschlossen werden da der Motor und der Generator gegensinnig gekoppelt sind Zur Variation der Belastung des Generators dienen drei Gl hlampen von denen zwei mit einem Kippschalter zugeschaltet werden k nnen Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Die Motor dreht sich bereits da eine Grundlast yo von 6 V vorgegeben ist e Die Grundlast yo nach eigenen W nschen ver ndern dazu in den Einstellungen yo rechte Maus taste auf yo den Wert des Parameters entsprechend setzen e Die gemessene Spannung UB2 kontrollieren sie muss positiv sein eventuell umpolen e Als F hrungsgr e w die gemessene Spannung eingeben dazu den Zeiger des Anzeigeinstruments mit der Maus verschieben oder in den Einstellungen w rechte Maustaste den Wert des Parameters entsprechend setzen e Regelung mit F9 starte
181. Segment Anzeige f r Zahlenwert und 7x15 Matrix f r Einheit Ziffernh he 25 mm USB Port USB 1 x und 2 0 full speed galvanisch getrennt Anschluss 230 V 50 60 Hz Abmessungen BxHxT 20 cm x 21 cm x 23 cm Masse 2kg Die angegebene Genauigkeit gilt am Messbereichsende f r DC sowie f r AC mit einer Frequenz von 50 oder 60 Hz und einem Crestfaktor Spitzenwert Effektivwert lt 2 Dieser Messbereich ist nur f r DC geeignet nicht f r AC Lieferumfang 1 Joule und Wattmeter 1 Software CASSY Lab ohne Freischaltcode f r Windows 95 98 NT oder h her mit ausf hrlicher Hilfe f r Joule und Wattmeter unbeschr nkt nutzbar 1 Gebrauchsanweisung 1 USB Kabel 2 Siehe auch m CASSY Lab 61 Universelles Messinstrument Physik Einf hrung Das Universelle Messinstrument Physik ist ein universelles Multimeter e zur Messung und Anzeige von vielen physikalischen Gr en e mit gro er weithin sichtbarer Leuchtziffernanzeige e mit Anschlussm glichkeit an den USB Port eines Computers ab Windows 98 2000 zum Auslesen der zeitaufgel sten Kurvenformen e kompatibel zu USB 1 x und 2 0 full speed e galvanisch getrennt vom Computer E Developer Information f r eigene Softwareentwicklung im Internet verf gbar Sicherheitshinweise Das Ger t entspricht den Sicherheitsbestimmungen f r elektrische Mess Steuer Regel und Labor ger te nach DIN EN 61010 Teil 1 Es ist f r den Betrieb in trockenen R umen vorg
182. Sensor S hat aber nur 7 statt 10 Messbereiche Ihm fehlen die Bereiche 100 V 3 A 0 1 A Au erdem kann er U und I nicht parallel erfassen Dem UIP Sensor S fehlt nur der Bereich 100 V e Es sind keine Zeitaufl sungen At lt 100 us w hlbar Pocket CASSY tastet intern mit At gt 128 us ab so dass f r At 100 us bereits interpoliert wird e Es ist kein Relais R und keine Spannungsquelle S vorhanden e Die Timereing nge haben nur 1 us Aufl sung eine variable Latenzzeit von bis zu 10 us kann zu s tzlich auftreten Die max messbare Frequenz betr gt ca 10 kHz e Pocket CASSY ist nicht galvanisch getrennt Abh ngig vom angeschlossenen Sensor kann zwi schen Sensor und Computer eine durchg ngige Masseverbindung bestehen Beim gleichzeitigen Einsatz von zwei Pocket CASSYs am gleichen Computer besteht sogar die M glichkeit dass zwei Sensoren elektrisch miteinander verbunden sind Um diesen Nachteil auszugleichen wurde der h ufig verwendete Ul Sensor S 524 062 und der UIP Sensor S 524 0621 als Differenzverst rker ausgelegt Deren Eingangsbuchsen sind nur ber hohe Widerst nde mit Masse verbunden E Siehe auch m CASSY Lab 55 Mobile CASSY Einf hrung Mobile CASSY ist ein universelles Handmessger t f r fast alle CASSY Sensoren und Sensorboxen automatische Sensorboxerkennung plug amp play bis zu 8 Analogeing nge pro Mobile CASSY ber Sensorbox erreichbar Spannungsversorgung ber 4 Mignonzellen AA Batt
183. Tellergewicht und Schlitzgewichten bestimmen Die Lichtschranke im Abstand s 30 cm vom Nullpunkt positionieren Alle drei Schlitzgewichte vom Tellergewicht nehmen und auf die Steckachse des Wagens stecken Zum Start der Messung den Taster am Haltemagnetadapter bet tigen Die Laufzeit At aus den Anzeigefenstern ablesen und mit F9 zur Berechnung der Beschleunigung bernehmen Jeweils ein Schlitzgewicht von der Steckachse nehmen auf das Tellergewicht legen und die Mes sung wiederholen Vor Aufnahme einer weiteren Messreihe mit der Maus im Messparameterfenster zweimal F5 dr cken Neue Messreihe anh ngen ausw hlen Danach die Masse des Wagens um 0 05 kg bzw 0 10 kg erh hen und die Messungen wiederholen Auswertung Wie kann die Beschleunigung des Messwagens aus Weg s und Laufzeit At berechnet werden Die jeweils auf den Messwagen wirkende Kraft F in die Tabelle eintragen Durch die Messpunkte im a F Diagramm Ursprungsgeraden legen Welcher Zusammenhang zwischen a und F kann aus der graphischen Darstellung abgeleitet wer den Von welcher physikalischen Gr e ist die Beschleunigung a des Messwagens bei gleicher Kraft abh ngig 78 CASSY Lab m Ohmsches Gesetz KAANAAN HURTRTMTRLALSSHTRTRTATATN SHE T Aufgabe F r stromdurchflossene Leiter ist der Zusammenhang zwischen der anliegenden Spannung U und der Stromst r
184. Temperaturen werden im Diagramm 2 Ordnung ermittelt Dazu bet tigt man im Diagramm die rechte Maustaste w hlt Anpassung durch m CASSY Lab 365 f hren und Ausgleichsgerade und markiert f r jede der drei Kurven vom Beginn der Reaktion an den Kurvenbereich in dem die Anpassung einer Gerade sinnvoll ist Die Steigung der resultierenden Ge rade gibt die Geschwindigkeitskonstante k der Reaktion bei der ermittelten Durchschnittstemperatur dm an Sie steht als Parameter A der Geradengleichung A x B in der Statuszeile und kann von dort mit der Maus ins Diagramm gezogen oder ber die Tastenkombination Alt T dort eingetragen werden 6 In die Tabelle Arrhenius Eyring 1 tr gt man nun die ermittelten Geschwindigkeitskonstanten und die dazugeh rigen absoluten Durchschnittstemperaturen T in K T dm 273 15 durch Anklicken der entsprechenden Tabellenzelle mit der linken Maustaste und Eingabe der Werte ber die Tastatur ein Aus den Eingaben werden im Diagramm Arrhenius Eyring 2 automatisch die Auftragungen nach Arrhenius und Eyring berechnet 7 Zur Ermittlung der Aktivierungsenergie Ea nach Arrhenius legt man im Diagramm Arrhenius Ey ring 2 den Messpunkten zu Ink eine Ausgleichsgerade an deren resultierende Steigung Ea R betr gt Die an die Messpunkte zu In k T angelegte Ausgleichsgerade hat die Steigung AH R und den Achsenabschnitt In kb h AS R siehe Theoretischer Hintergrund Die Steigungen der Geraden k nnen auch hier als Par
185. Timer Box oder Timer S 524 034 oder 524 074 1 Fahrbahn 337 130 1 Fahrbahnwagen 337 110 1 Teller f r Schlitzgewichte 315 410 4 Schlitzgewichte 315 418 2 Kombi Lichtschranken 337 462 1 Halter f r Kombi Speichenrad 337 463 1 Kombi Speichenrad 337 464 1 Angelschnur 309 48 2 Verbindungskabel 6 polig 501 16 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Die beiden Lichtschranken werden so an der Fahrbahn montiert dass sie von der Unterbrecherfahne des Fahrbahnwagens unterbrochen werden Die Lichtschranken werden an die Eing nge E und F der Timer Box auf Eingang A des Sensor CASSYs angeschlossen Die Bewegungsrichtung geht immer von der Lichtschranke an E zur Lichtschranke an F Um eine konstante Geschwindigkeit zwischen den beiden Lichtschranken zu erreichen muss ein Reibungsausgleich durch geringf giges Neigen der Fahrbahn erfolgen Vor jeder Messung muss der Fahrbahnwagen auf eine konstante reproduzierbare Geschwindigkeit beschleunigt werden Dazu wird er von einer fixen Position aus von einer Antriebsmasse beschleunigt m CASSY Lab 93 die aber nach einem konstanten Beschleunigungsweg abgefangen wird z B auf einer Unterlage aufliegt Danach rollt der Wagen mit konstanter Geschwindigkeit weiter Versuchsdurchf hrung z Einstellungen laden Wagen durch wie oben beschrieben auf konstante Geschwindigkeit beschleunigen und danach durch beide Lichtschranken fahren lassen Messwert mit F9 abspeichern Weg s zwischen beid
186. Versuchsbeschreibung Einem elektrischen Filter aus Widerstand und Kondensator RC Widerstand und Spule RL oder einem Widerstand und einem LC Parallelschwingkreis RLC wird eine Sinusschwingung der Fre quenz f mit konstanter Amplitude aufgepr gt Dabei stellt sich nach einer kurzen Einschwingzeit am Ausgang des Filters ebenfalls eine Schwingung der Frequenz f ein Untersucht werden die Effektivwerte der Ausgangsspannung U und des flie enden Stroms I die Wechselstromwiderst nde Z1 1 1 i C ioL nur LC und Z R 1 1 ioaC ioL R mit LC und die Phasenlage zwischen Strom und aufgepr gter Spannung in Abh ngigkeit von der Frequenz f Dabei l sst sich sehr sch n die Wirkung eines Tiefpasses RC Hochpasses RL und Bandpasses RLC zeigen sowie die Wechselstromwiderst nde Phasenverschiebungen und die Parallelresonanz am RLC Filter diskutieren Die Ortskurven veranschaulichen die Addition komplexer Widerst nde Ben tigte Ger te Sensor CASSY Power CASSY CASSY Lab Rastersteckplatte DIN A4 STE Widerstand 100 Q STE Spule 500 Windungen STE Kondensator 4 7 uF 5 Paar Kabel 50 cm rot und blau PC ab Windows 95 98 NT N oo 524 010 524 011 524 200 576 74 577 32 590 83 578 16 501 45 m CASSY Lab 211 Versuchsaufbau siehe Skizze Das elektrische Filter wird entsprechend der Skizze an das Power CASSY und das Sensor CASSY angeschlossen W hrend des Versuchs kann die Art des Filters RC RL oder
187. abelle eingetragen werden Durch Anpassung einer Geraden in der Darstellung Auswertung wird in einem weiteren Schritt die Proportionalit t T2 m best tigt Aus der Steigung der Geraden kann die Federkonstante D bestimmt werden Man beachte dass die Gerade keine Ursprungsgerade ist Zur Beschreibung dieses experimentellen Ergebnisses muss auch die Federmasse ber cksichtigt werden Tipp Da f r eine vollst ndige Auswertung das Experiment f r unterschiedliche Massen m wiederholt werden muss m sste die Schwingungsdauer T jedes Mal manuell bestimmt werden Die Schwingungsdauer T kann alternativ auch automatisch bestimmt werden Dazu muss nur das Anzeigeinstrument T der oberen Zeile ge ffnet werden Nach der Aufnahme einer Schwingung kann dann der dort angezeigte Wert mit der Maus direkt in die vorbereitete Tabelle der Darstellung Eingabe kopiert werden Drag amp Drop m CASSY Lab 123 Schwingungen eines Federpendels mit Modellbildung auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Sicherheitshinweis Sicherheitshinweise aus der Gebrauchsanweisung des Laser Bewegungssensors S beachten Versuchsbeschreibung Ein Federpendel wird angeregt und die freie Schwingung f r unterschiedliche Massen m aufgezeichnet Als Erg nzung zur rein messtechnischen Untersuchung der Schwingungen eines Federpendels wird hier zus tzlich die gemessene Schwingung mit der Schwingung s t verglichen der sich aus der Glei chung s a D m s e
188. abnehmender Spaltbreite die Intensit tsverteilung des Beugungsbildes immer mehr in den geometrischen Schattenraum hinein wandert Die aufgezeichneten Messwerte werden mit der Modellrechnung f r die Beugungsintensit t U oc sin rb A o nb A a 2 sin Nnd A a sin nd A o 2 verglichen in welche die Spaltbreite b der Spaltabstand d Anzahl der Spalte N und die Wellenl nge als Parameter eingehen F r kleine Beugungswinkel l sst sich amp einfach aus dem Abstand L zwischen Beugungsobjekt und Fotoelement sowie dem Verschiebeweg s des Fotoelements zu a tan a s L bestimmen m CASSY Lab 237 Ben tigte Ger te DnD oo oo oo 0 DR oo oo oo Sensor CASSY 524 010 CASSY Lab 524 200 uV Box 524 040 Stromquellen Box 524 031 Wegaufnehmer 529 031 He Ne Laser linear polarisiert 471 840 Optische Bank Normalprofil 2 m 460 33 Optikreiter H 90 mm B 60 mm 460 374 Verschiebereiter 460 383 Linse f 5 mm 460 01 Linse f 50 mm 460 02 Blende mit 3 Doppelspalten 469 84 Blende mit 4 Doppelspalten 469 85 Blende mit 5 Mehrfachspalten 469 86 Halter mit Federklemmen 460 22 STE Fotoelement 578 62 Halter f r Steckelement 460 21 Tischklemme einfach 301 07 Angelschnur 10 m 309 48 Satz 12 Lastst cke je 50 g 342 61 Paar Kabel 100 cm rot und blau 501 46 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Hinweis Justierung in einem leicht verdunkelten Raum durchf hren He Ne Laser entsprechend Skizze mittels eines Optikr
189. abschirmungen entsprechend aufgestellt Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden Zun chst wird der Szintillationsz hler energiekalibriert dazu das Mischpr parat in den Probenhalter des Ger tesatzes Comptonstreuung schieben und auf der 0 Markierung ausrichten keinen Alumi niumstreuer aufstellen Spektrum aufnehmen F9 und mittels der Linien bei 662 keV und 59 5 keV eine Energiekalibrierung durchf hren Mischpr parat gegen das Cs 137 Pr parat austauschen das Pr parat bei 10 aufstellen und den Aluminiumstreuer aufstellen Die Zusatzabschirmung in die direkte Sichtlinie zwischen Pr parat und Detektor stellen Spektrum aufnehmen F9 dann Aluminiumstreuer entfernen und erneut ein Spektrum aufnehmen Die Differenz beider Spektren mit und ohne Aluminiumstreuer ergibt das Streuspektrum Die Messung bei verschiedenen Winkeln des Pr parates wiederholen jeweils ein Spektrum mit Aluminiumstreuer und ein Spektrum ohne subtrahieren Beim Aufbau die Zusatzabschirmung ent sprechend verschieben so dass die direkte Sichtlinie Pr parat Detektor blockiert ist Auswertung Aus den Streuspektren Differenz mit und ohne Aluminiumstreuer wird die Energie der gestreuten y Quanten bestimmt und ber dem zugeh rigen Winkel aufgetragen und mit dem theoretischen Wert E E 5 1 m 1 c00 verglichen Alternativ kann auch eine Freie Anpassung versucht werden m CASSY Lab 277 Aufnahme des komplexen y Spektrums von Ra 226 und
190. achten und das Becherglas wird mit 10 ml Ammoniakl sung 100 ml destilliertem Wasser und einem R hrst bchen auf den Magnetr hrer der Motorb rette gestellt Im Men Dosie ren der B rette wird als Sollvolumen 20 ml und als Dosiergeschwindigkeit 2 0 ml min eingestellt Das Verbindungskabel wird einerseits an die beiden rechten Eing nge des Relais R des Sen sor CASSY andererseits an den Handtaster Eingang der Motorb rette angeschlossen Um die Leitf higkeitsmessung nicht durch das Einbringen von Referenzelektrolyt aus der pH Elektrode zu verf lschen muss diese vor Inbetriebnahme gut mit destilliertem Wasser abgesp lt werden Au Berdem sollte zum Druckausgleich die obere Offnung der Elektrode frei gelegt werden Bei ihrer Be festigung am Stativ der Motorb rette muss beachtet werden dass einerseits das Messdiaphragma der pH Elektrode in die Fl ssigkeit eintaucht andererseits die Glasmembran aber nicht vom rotierenden R hrst bchen besch digt werden kann Der Leitf higkeitssensor ben tigt f r genaue Messungen wegen seines Streufelds eine Mindestein tauchtiefe von 2cm und mindestens 1 cm Abstand zur Gef wand und den anderen Einbauten pH Sensor R hrst bchen Die Befestigung erfolgt deshalb am besten an einem eigenen Bunsensta tiv Kalibrierung F r genaue Messungen sollte beim ersten Mal und sp ter in gr eren Zeitabst nden eine Kalibrierung der pH Elektrode erfolgen Einstellungen laden Chemie Box Ei
191. aden auf ein Speichenrad ber tragen werden k nnen Das Speichenrad dient als leichtlaufende Umlenkrolle und gleichzeitig zur Wegmessung Die Speichenradsignale der Lichtschranke werden aufgenommen und in ein Weg Zeit Diagramm umgerechnet Da dieses Diagramm gleichzeitig mit dem Ablauf des Experiments entsteht wird eine anschauliche Verkn pfung zwischen Bewegungsablauf und Diagramm hergestellt Mit dem gleichen Versuchsablauf kann auch die Wirkung der Beschleunigung einer Masse m 1 kg mit einer KraftF 1 N veranschaulicht werden Die resultierende Beschleunigung a wird dann erwar tungsgem zu a 1 m s ermittelt Newtondefinition Ben tigte Ger te Paar Kabel 100 cm rot und blau 501 46 PC ab Windows 95 98 NT 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Timer Box oder Timer S 524 034 oder 524 074 1 Fahrbahn 337 130 1 Fahrbahnwagen 337 110 1 Newtonmassen 337 115 1 Haltemagnet 683 41 1 Kombi Lichtschranke 337 462 1 Kombi Speichenrad 337 464 1 Angelschnur 309 48 1 Verbindungskabel 6 polig 501 16 4 4 m CASSY Lab 97 Versuchsaufbau siehe Skizze Das Kombi Speichenrad dient gleichzeitig als Umlenkrolle und als Signalgeber Dazu wird das Spei chenrad von der Kombi Lichtschranke gehalten die an den Eingang E der Timer Box auf Eingang A des Sensor CASSYs angeschlossen wird Jede Speiche unterbricht die Lichtschranke und gibt damit jeden Zentimeter ein Signal an das Sensor CASSY Der Haltemagnet wird vom Spannungsausgang
192. ahme beider Bauteile verwenden Die verbleibende Massebuchse der Elektrometer Box dient der Erdung des Experimentators er h lt w hrend des Experiments einen mit Masse verbundenen Anschlussstab in der Hand um seinen Ein fluss auf die empfindliche Messung zu minimieren Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Eventuell Offset der Elektrometer Box korrigieren dazu Anschlussstab der lonisationskammer erden in Einstellungen Ua1 Korrigieren w hlen als ersten Sollwert O V eingeben und Offset korrigieren e Spannung von 450 V zwischen Masse der Elektrometer Box und Zylinder der lonisationskammer anlegen e Durch mehrmaliges Dr cken auf das Gef mit Thoriumsalz die lonisationskammer mit Radon 220 beschicken e Nach einer kurzen Beruhigungspause Messreihe mit F9 starten stoppt nach 180 s automatisch Auswertung Zur Bestimmung der Halbwertszeit gibt es mehrere M glichkeiten Durch Setzen von waagerechten und senkrechten Markierungslinien kann die Halbwertszeit grafisch veranschaulicht und abgelesen werden Eine Exponentialanpassung der I t Kurve ergibt als Parameter B der Anpassung den Kehrwert der Zerfallskonstanten A Damit ist die Halbwertszeit t In2 B 0 693 B Aus dem Parameter A einer Geradenanpassung der logarithmierten Darstellung rechte Maustaste auf y Achse und logaritnmieren w hlen ergibt sich die Halbwertszeit zu t log2 A 0 301 A Im Beispiel ergibt sich der Literaturwert t 55 6 s 256 CASSY Lab
193. alenzpunkt bestimmen und erh lt nach Markierung des Kurvenbereiches den Aquivalenzpunkt und den ber den Halb quiva lenzpunkt V Vheag ermittelten pKa Wert graphisch angezeigt Die dazu geh renden Werte stehen links unten in der Statuszeile und k nnen als Text an eine beliebige Stelle im Diagramm bertragen werden Weitere Versuchsm glichkeiten Durch Neutralisation einer Salzs urel sung des gleichen pH Wertes wie die vorliegende Essigs ure l sung ca 10 ml 0 01 molare HCI und Vergleich der beiden Kurven kann der Begriff der Pufferl sung eingef hrt werden Die stark verd nnte Salzs ure ist schon bei 1 mi NaOH Zugabe neutralisiert w h rend f r die Neutralisation der hnlich sauren Essigs ure ca 10 mi NaOH ben tigt werden Eine Be stimmung des pKa Wertes der Salzs ure ist dabei nicht sinnvoll 306 CASSY Lab m Titration von Phosphors ure u Bar auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet E Beispiel laden Chemie Box oder pH Adapter S E Beispiel laden pH Box Gefahrenhinweis S uren und Laugen wirken tzend Schutzbrille handschuhe und Schutzkleidung anziehen Versuchsbeschreibung Mehrprotonige S uren zeigen charakteristische Titrationskurven die die Bestimmung der pKa Werte der einzelnen Protolysestufen an Hand jeweils hnlich verlaufender Kurvenabschnitte erlauben Phosphors ure bildet in w ssriger L sung folgende Gleichgewichte 1 HaPO4 H50 HoPOZ H30 pKa 2 1 2
194. alt des Kondensators berechnet werden Als Kondensator dienen kleine STE Kondensatoren oder ein BNC Kabel dessen Kabelkapazit t be stimmt werden kann F r die extrem hochohmige Messung am Kondensator wird die Elektrometer Box verwendet Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Elektrometer Box 524 054 1 STE Widerstand 1 GQ 57702 1 STE Kondensator 47 pF 578 21 1 STE Kondensator 100 pF 578 22 1 STE Kondensator 220 pF 578 23 1 Messkabel BNC 4 mm 120 pF 575 24 3 Paar Kabel 25 cm rot und blau 501 44 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Der Auf und Entladestromkreis wird gem Skizze an die Eing nge A und B des Sensor CASSYs angeschlossen Das Relais R l dt in Position EIN LED an den Kondensator mit der Spannung aus der Spannungsquelle S auf und entl dt den Kondensator in Position AUS LED aus Versuchsdurchf hrung a Entladung 21 Einstellungen laden e Ladespannung UB1 am Kondensator auf etwa 7 5 V einstellen dazu Drehknopf an Spannungs quelle S entsprechend einstellen e Entladung mit F9 starten e Entladung mit unterschiedlichen Kapazit ten wiederholen z B 100 pF und 220 pF m CASSY Lab 199 b Aufladung e Relais manuell umschalten dazu in Einstellungen Relais R1 die Formel von 1 nach 0 ndern und Eingabetaste bet tigen e Aufladung mit F9 starten e Aufladung mit unterschiedlichen Kapazit ten wiederholen z B 100 pF und 220 pF Auswertung F
195. am oberen Ende der Messskala fixieren Darauf achten dass sich die Spitze genau in der Mitte der Flamme befindet e Auf einen ann hernd stabilen Messwert warten 5 C Den Messwert mit F9 oder der Schaltfl che 5 aufnehmen Der Momentanwert der Temperatur kann ber das Anzeigeinstrument erreichbar ber die Schaltfl che A11 am oberen Bildschirmrand formatf llend auf dem Bildschirm angezeigt werden so dass auch entfernter sitzende Personen die Temperatur ablesen k nnen e Durch Anklicken der entsprechenden Tabellenzelle die zum Messwert geh rende H he ber der Brennerspitze per Tastatur eintragen e Erreichen eines neuen Farbbereichs der Flamme u erer Kegel schwach bl ulich innerer Kegel hellblau im Diagramm durch die Tastenkombination Alt S und anschlie endes Positionieren mit der Maus mit einer senkrechten Linie markieren Mit Alt T kann die Markierung mit einem Text beschriftet werden e Temperaturf hler 1 cm tiefer stellen und Messablauf wiederholen e Bei Erreichen des hellblauen Flammenbereichs Messabst nde von 0 5 cm w hlen Auswertung Erwartungsgem ist die Temperatur in gr erer H he ber der Brennerflamme geringer als mitten im Flammenbereich Jedoch erzeugt die hellblaue Flamme direkt ber der Austritts ffnung nur wesentlich geringere Temperaturen als die schwach bl uliche einige Zentimeter dar ber Daraus kann geschlos sen werden dass erst oberhalb des hellblauen Flammenbereichs das verwendete G
196. ameter A die Achsenabschnitte als Parameter B links unten in der Statuszeile abgelesen und in das Diagramm eingef gt werden Theoretischer Hintergrund Arrhenius kl rte den schon l nger bekannten exponentiellen Zusammenhang zwischen Temperatur und Reaktionsgeschwindigkeit indem er die beiden Parameter a und b in der empirischen Formel k a c T als Frequenzfaktor A und auf die allgemeine Gaskonstante bezogene Aktivierungsenergie Ea R identi fizierte Dabei gibt die Aktivierungsenergie Ea die Energie an die zwei aufeinander treffende Molek le besitzen m ssen um miteinander reagieren zu k nnen der Faktor A setzt sich zusammen aus der Zahl der Molek lzusammenst e pro Sekunde und einem sterischen Faktor mit dem ber cksichtigt wird dass zusammensto ende Molek le auch eine bestimmte gegenseitige Orientierung aufweisen m ssen um miteinander zu reagieren Nach Arrhenius l sst sich die Temperaturabh ngigkeit der Geschwindigkeitskonstante also durch k A gEa RT wiedergeben Eine Auftragung von In k gegen 1 T ergibt eine Gerade mit der Steigung Ea R und dem Achsenabschnitt In A Pr zisiert wurde Arrhenius Gleichung durch die Theorie des bergangszustands von Eyring die eine genauere Definition f r die Parameter A und Ea gibt Eyring geht davon aus dass f r alle Elementarreaktionen zwischen zwei Stoffen A und B zun chst ein aktivierter Komplex als Ubergangszustand erreicht werden muss dieser steht mit den Ausgan
197. amms in den Allgemeinen Ein stellungen abgespeichert werden Letzte Tabellenzeile l schen L scht die jeweils letzte Zeile in der Tabelle Dabei werden auch die nicht sichtbaren Werte anderer Kan le gel scht die gleichzeitig aufgenommen worden sind Alternativ k nnen ganze Messreihen gel scht werden Dies ist daf r gedacht eine Fehlmessung bei manueller Aufnahme zu l schen Abk rzung Tastatur Alt L Letzte Messreihe l schen L scht die jeweils letzte Messreihe in der Tabelle Dabei werden auch die nicht sichtbaren Werte an derer Kan le gel scht die gleichzeitig aufgenommen worden sind Alternativ k nnen auch letzte Ta bellenzeilen gel scht werden Dies ist daf r gedacht eine Fehlmessung bei automatischer Aufnahme zu l schen Zwischenablage Mit Tabelle kopieren und Fenster kopieren kann die Tabelle als Text und das Hauptfenster als Bitmap in die Zwischenablage von Windows kopiert werden Dort stehen sie dann zur Weiterverarbeitung anderen Windows Programmen zur Verf gung m CASSY Lab 17 Grafische Auswertungen Die zahlreichen grafischen Auswertungen sind nach einem Klick mit der rechten Maustaste im Dia gramm zug nglich Achsenbelegung ndern Koordinaten anzeigen Linienbreite w hlen Werteanzeige w hlen Skalierung w hlen Raster einblenden Zoomen Zoom ausschalten Markierung setzen Text Senkrechte Linie Waagerechte Linie Differenz messen Mittelwert einzeichnen Anpassung durchf hren I
198. an daher an einem SWR nahe an 1 interessiert In diesem Versuch wird die Stehwelligkeit verschiedener Hohlleiterabschl sse verglichen Als komplexe Mikrowellenlast dient dabei die Reihenschaltung aus einstellbarem D mpfungsglied ver ndert den Betrag der Reflexionen und einstellbarem Kurzschluss Schieber ver ndert die Phase der Reflexionen F r den Fall einer mittleren Stehwelligkeit SWR etwa 3 wird eine Verbesserung der Anpassung mit Hilfe eines Gleitschraubentransformators durchgef hrt Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Gunn Oszillator 737 01 1 Koax Detektor 737 03 1 Ubergang Hohlleiter Koax 737 035 1 Gwunn Versorgung mit SWR Meter 737 021 1 PIN Modulator 737 05 1 Einwegleitung 737 06 1 D mpfungsglied einstellbar 737 09 1 Kurzschluss Schieber 737 10 1 Messleitung 737 111 1 Gleitschraubentransformator 737 13 1 Hohlleiterabschluss 737 14 442 CASSY Lab m DyDPrD Kreuzkoppler 73718 St tze f r Hohlleiterkomponenten 737 15 HF Kabel 1 m 501 02 Messkabel BNC 4 mm Stecker 575 24 Stativfu MF 301 21 Buch Mikrowellenausbreitung in Hohlleitern 568 731 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Versuchsaufbau und Verkabelung wie oben dargestellt vorbereiten und Gunn Versorgung einschalten Bitte beachten Sie besonders Verbindungen zwischen Versorgungsger t und Gunn Oszillator PIN Modulator und Messleitung INPUT mit HF Kabeln mit BNC Stecker Stecker Verbindungen z
199. anals m CASSY Lab 11 Auch die Tastenbelegung der Speed Buttons D erleichtert oft die Arbeit Ol L scht entweder die aktuelle Messung unter Beibehaltung ihrer Einstellungen oder wenn keine Mes sung vorhanden ist die aktuellen Einstellungen Eine zweimalige Anwendung l scht eine Messung mit ihren Einstellungen E L dt eine Messreihe mit ihren Einstellungen und ihren Auswertungen Dabei kann die Messreihe auch an eine vorhandene Messreihe angeh ngt werden ohne ihre Einstel lungen und Auswertungen mit zu laden Dies ist m glich wenn die Messreihen die gleichen Mess gr en besitzen Alternativ kann eine weitere Messreihe auch nachtr glich gemessen und angeh ngt werden Au erdem steht ein ASCII Import Filter Dateityp txt zur Verf gung EJ F2 Speichert die aktuellen Messreihen mit ihren Einstellungen und ihren Auswertungen ab Es lassen sich auch reine Einstellungen ohne Messdaten abspeichern mit denen dann sp ter ein Experiment einfach wiederholt werden kann Au erdem steht ein ASCIl Export Filter Dateityp txt zur Verf gung Aber auch die CASSY Lab Dateien Dateityp lab sind mit jedem Texteditor lesbar A Druckt die aktuelle Tabelle oder das aktuelle Diagramm aus Bl Startet und stoppt eine neue Messung Alternativ kann die Messung durch die Vorgabe einer Messzeit gestoppt werden ESI ndert die aktuellen Einstellungen z B CASSY Parameter Formel FFT Darstellung Kommenta
200. apak P 665 584 1 Kohlenwasserstoff Sensor Detektor 665 582 1 Luftpumpe 662 286 1 Blasenz hler 309 064 75 1 Mikroliterspritze 1 ul 665 617 1 Ersatzkan len 3 St ck 665 616 1 Paar Kabel 50 cm rot und blau 501 45 1 PC ab Windows 95 98 NT m CASSY Lab 339 Ben tigte Chemikalien Methanol 250 ml 673 2700 Ethanol abs 250 ml 671 9700 Propanol 1 250 ml 674 4310 Propanol 2 250 ml 674 4400 Versuchsaufbau siehe Skizze e Probe vorbereiten z B ein Gemisch verschiedener Alkohole wie Methanol Ethanol und Propanol e Gaschromatograph GC mit Trenns ule Porapak P und Kohlenwasserstoff Sensor Detektor aufbauen e Eingang des GCs mit Luftpumpe verbinden Ausgang mit Blasenz hler e Luftpumpe einschalten e GC mit Steckernetzger t verbinden LED am GC leuchtet Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Mit dem Nullpunktsregler am GC die Nulllinie bei ca UA1 0 05 V einstellen e Probemessung mit F9 starten e Sobald eine stabile Nulllinie aufgezeichnet wird die Probemessung wieder mit F9 stoppen e Mit der Mikroliterspritze 0 5 ul des Alkohol Gemisches in den Einspritzkopf des GCs injizieren e Aufzeichnung des Spannungsverlaufs erneut mit F9 starten und solange fortsetzen bis alle zu erwartenden Peaks erschienen sind und Messung wieder mit F9 stoppen Auswertung Durch Zoomen Auswertemen ber rechten Mausklick auf Diagramm kann der entscheidende Kur venausschnitt bildschirmf llend dargestellt werde
201. arate vor dem Zugriff Unbefugter sch tzen Vor Benutzung Pr parate auf Unversehrtheit berpr fen Zur Abschirmung Pr parate im Schutzbeh lter aufbewahren Zur Gew hrleistung einer m glichst kurzen Expositionszeit und einer m glichst geringen Ak tivit t Pr parate nur zur Durchf hrung des Experiments aus dem Schutzbeh lter nehmen e Zur Sicherstellung eines m glichst gro en Abstandes Pr parate nur am oberen Ende des Me tallhalters anfassen Versuchsbeschreibung Das komplexe y Spektrum von Th 232 und seinen Zerfallsprodukten wird aufgenommen Die Ver wendung radioaktiver Substanzen in lteren Haushaltswaren wird nachgewiesen Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 VKA Box 524 058 1 Mischpr parat a y 559 84 oder aus 559 83 1 Gl hstrumpf aus 588 855 1 Szintillationsz hler 559 901 1 Detektor Ausgangsstufe 559 912 1 Hochspannungsnetzger t 1 5 kV 521 68 280 CASSY Lab m Szintillationsz hler Abschirmung 559 89 Sockel zum Szintillationsz hler 559 891 Stativstange 47 cm 300 42 Leybold Muffe 301 01 Universalklemme 0 80 mm 666 555 oo oo PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Die Ausgangsstufe des Szintillationsz hlers wird mit der VKA Box und dem Hochspannungsnetzger t verbunden Das Pr parat wird mittels Stativmaterial ber dem Szintillationsz hler platziert oder einfach auf den Detektor gelegt Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden
202. art Dauerfunken stellen rote LED leuchtet e Unmittelbar danach die Messwertaufnahme mit der Taste F9 oder der Schaltfl che 5 starten e W hrend der gesamten Messung K vette und Sensor nicht bewegen da die Messung dadurch verf lscht werden kann e Nach 5 bis 10 Minuten das Betriebsger t f r Funkenstrecke ausschalten und an dieser Stelle im Diagramm mit Alt S eine senkrechte Linie als Markierung setzen e Nach ca 3 bis 5 Minuten das Betriebsger t wieder einschalten am Einschaltzeitpunkt eine weitere Markierung mit Alt S setzen e Nach weiteren 3 bis 5 Minuten die verschlossene Flasche mit Dichlormethan kurz sch tteln ffnen und mit der Dosierspritze 1 ml des Dampfes aus dem Gasraum ber der Fl ssigkeit entnehmen Flasche wieder verschlie en Dampf nicht einatmen e Eine der beiden Verschlusskappen der Rundk vette ffnen den Spritzeninhalt injizieren und nach Verschlie en der K vette zum Einspritzzeitpunkt eine weitere Markierung mit Alt S setzen e Nach weiteren 3 bis 5 Minuten die Messwertaufzeichnung mit F9 oder j PO und die Hochspannung ausschalten Bemerkungen Mehrere Reaktionen bestimmen die Ozon Bildung bzw den Ozon Abbau in der Stratosph re 10 bis 35 km H he 1 o 0 0 lt 240 nm 2 0 0 M gt 03 M 398 CASSY Lab m 3 OLE 0 0 A lt 310 nm 4 0 03 gt 20 Diese Reaktionen halten die Ozon Konzentration in einem station ren Gleichgewicht Wirkt UV C Strahlung mit Wellenl ng
203. as vollst ndig verbrannt ist Beim chemischen Experimentieren lassen sich die verschieden hei en Bereiche der Brennerflamme gut ausnutzen Sind besonders hohe Temperaturen gew nscht w hlt man den Bereich knapp oberhalb der hellblauen Flamme zum Heizen m chte man weniger stark erhitzen h lt man gr eren Abstand von der Brennerspitze m CASSY Lab 295 pH Messung an Lebensmitteln F E auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet E Beispiel laden Chemie Box oder pH Adapter S E Beispiel laden pH Box Versuchsbeschreibung Im vorliegenden Versuch werden Lebensmittel vor allem Getr nke auf ihren pH Wert untersucht Der pH Wert ist ein Ma f r die S ure bzw Basenst rke einer L sung Er ist definiert als nega tiv dekadischer Logarithmus der Konzentration der H30 lonen in einer w ssrigen L sung pH Ig c H30 Die Konzentration der H3O Ionen ist vom Autoprotolyse Gleichgewicht des Wassers abh ngig 296 CASSY Lab m H20 H20 H30 OH In verd nnten L sungen ist dieses Gleichgewicht unabh ngig von der Konzentration der Wassermo lek le die Gleichgewichtskonstante betr gt bei 25 C K c H30 c OH 10 mol l2 Die S ureionenkonzentration und die Hydroxidionenkonzentration in einer L sung h ngen also ber das Protolyse Gleichgewicht des Wassers miteinander zusammen ihr Produkt ist immer 10 molz I2 Deshalb haben saure L sungen S ureionen berwiegen einen pH Wer
204. aste ange klickt und umgerechnet werden Zur besseren Darstellung sollten beim Logarithmieren die Minima manuell vorgegeben werden z B 1 bei log U bzw 3 bei log I Die sich ergebene Steigung A einer Geradenanpassung ist in beiden F llen A 0 4343 RC Die Zeitkonstante ergibt sich alternativ direkt aus einer Exponentialanpassung oder einer freien An passung der Funktion A exp x B oder A 1 exp x B mit geeigneten Startwerten f r die Ladespan nung A und die Zeitkonstante B RC 1 Man kann die Kapazit ten C aber auch aus der zuf hrten oder abgef hrten Ladung Q ermitteln Die Ladung Q ergibt sich als Integral der I t Diagramme und Q CU U ist Ladespannung Die gespeicherte Energie E CU ist das Integral der P t Diagramme in der Darstellung Leistung Tipp Einen definierten Zeitnullpunkt erreicht man am einfachsten ber die Einstellung eines Triggers Am besten eignet sich dazu der Strom la1 bei Aufladung z B 0 001 A steigende Flanke bei Entladung z B 0 001 A fallende Flanke Bei eingeschaltetem Trigger kann zur besseren bersichtlichkeit der Schaltung anstatt des Relais auch ein externen Umschalter verwendet werden 196 CASSY Lab m Auf und Entladung eines Kondensators mit Modellbildung E Beispiel laden Kondensatoraufladung E Beispiel laden Kondensatorentladung Versuchsbeschreibung Ein Kondensator wird ber einen Widerstand aufgeladen oder entladen Es wird de
205. astischen und unelastischen Drehsto sowie der Energieerhal tungssatz f r den elastischen Drehsto best tigen Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Timer Box oder Timer S 524 034 oder 524 074 1 Drehsystem 347 23 2 Gabellichtschranken 337 46 2 Verbindungskabel 6 polig 501 16 1 Laborboy II 300 76 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Zun chst werden das Drehsystem und die beiden Lichtschranken an den Eing ngen E und F der Timer Box so positioniert dass sich die Fahnen der beiden rotierenden K rper beim Drehsto zwi schen den beiden Lichtschranken befinden werden Die Fahnen der beiden K rper m ssen beim Durchfahren der Lichtschranken diese unterbrechen 114 CASSY Lab m Versuchsdurchf hrung a Einstellungen laden Tr gheitsmomente J1 und J2 in die Tabelle eintragen Feld unter J1 und J2 anklicken Anordnung der Fahnen vor dem Sto in Relation zu den Lichtschranken E und F angeben Ein stellungen w1 2 amp 1 oder 2 Es gibt vier verschiedene Anordnungen beide Fahnen au erhalb der Lichtschranken linke Fahne dazwischen und rechte Fahne au erhalb linke Fahne au erhalb und rechte Fahne dazwischen beide Fahnen dazwischen Explosion Fahnenbreite und Radius angeben auch Einstellungen 1 2 1 oder 2 Sto durchf hren falls bereits vor dem Sto Winkelgeschwindigkeiten angezeigt werden k nnen diese durch gt 0 gel scht werden und
206. ator 1 uF 5 578 15 1 Taster Schlie er 579 10 1 Satz Br ckenstecker 501 48 3 1 Versuchsaufbau siehe Skizze Der Schwingkreis wird gem Skizze auf der Rastersteckplatte aufgebaut Der Strom flie t durch Eingang A des Sensor CASSYs und die Kondensatorspannung wird an Eingang B gemessen Zu Beginn der Experiments wird der Kondensator aus der Spannungsquelle S aufgeladen Zum Start der Schwingung wird der Taster gedr ckt welcher dabei die Spannungsquelle S kurzschlie t m CASSY Lab 203 Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Ladespannung UB1 am Kondensator auf etwa 9 5 V einstellen dazu Spannungsquelle S ent sprechend einstellen Messung mit F9 starten wartet dann auf Triggersignal Schwingkreis mit Taster schlie en erzeugt Triggersignal Modellbildung Die Anfangsbedingung f r die Ladung Q des Kondensators ist Q t 0 Uo C mit der Anfangsspannung Uo Diese Spannung Uo ist nicht genau die Ladespannung des Kondensators weil die Messung erst etwas sp ter bei I 0 getriggert wird Deshalb ist auch die zweite Anfangsbedingung einfach I t 0 0 Die Konstanten Widerstand R Kapazit t C Induktivit t L und Anfangsspannung Uo k nnen durch Ziehen am Zeiger des entsprechenden Anzeigeinstruments oder durch Linksklick oder nach Rechts klick so ver ndert werden dass das Modell mit der Messung berein stimmt Dabei ist der Gleich stromwiderstand der Spule ca 20 Q beim D mpfungswiderstand R mit zu ber cksicht
207. azu einen neuen Datensatz an beginnend mit dem Namen dieser Gr e Die neue Gr e muss ein Symbol erhalten unter dem sie angesprochen werden kann Dieses Symbol sollte aus m glichst wenigen aber aussagekr ftigen Buchstaben bestehen und darf auch aus einem amp Zeichen gefolgt von einem Buchstaben bestehen Es wird dann der entsprechende griechische Buchstabe angezeigt sonst nur der lateinische Au erdem sind die vorgeschlagenen Werte f r den Messbereich und die Achsenskalierung wichtig f r die analoge und grafische Darstellung sowie die Anzahl der signifikanten Nachkommastellen wichtig f r die digitale und tabellarische Darstellung den individuellen Erfordernissen anzupassen Es gibt acht verschiedene Typen neuer Gr en Konstante Eine Konstante ist eine Gr e auf deren Wert ber das vergebene Symbol dieser Konstante in Formeln und Modellbildungen zugegriffen werden kann Der gro e Vorteil von Konstanten ist die einfache Ver nderung ihres Wertes durch Ziehen am Zeiger ihres Anzeigeinstruments Dadurch lassen sich Formeln siehe unten oder Modellbildungen beispielsweise leicht so variieren dass das Ergebnis der Rechnung m glichst genau mit der Messung bereinstimmt Damit Parameter und Konstanten leicht von anderen Kan len unterschieden werden k nnen sind ihre Zeiger magenta Durch Definition eines Anzeigebereichs von 0 bis 1 und Anzahl Nachkommastellen gleich 0 lassen sich auch bin re Konstanten Schalter definiere
208. bel einstellbare Signal des Funktionsgenerators wird am Eingang A des Sensor CASSYs angeschlossen Hinweis Dieser Versuch befasst sich mit der Fourier Analyse von digitalisierten Signalen eines Funk tionsgenerators F r Anmerkungen zur schnellen Fourier Transformation und die Behandlung der Fourier Synthese von entsprechenden Signalformen sei auf den vorangegangenen Simulationsversuch verwiesen Experimentierhinweise F r manche Funktionsgeneratortypen kann es notwendig sein den DC Offset exakt auf Null zu stellen um keine verf lschten Frequenzspektren zu erhalten 156 CASSY Lab m Versuchsdurchf hrung Einstellungen laden Rechteck Einstellungen laden Dreieck Einstellungen laden S gezahn Gew nschte Signalform und eine Frequenz von etwa 500 Hz am Funktionsgenerator einstellen DC Offset auf Null stellen Zur Aufnahme des Signals Messung mit F9 starten Gegebenenfalls die Abtastrate Intervall und die Anzahl der Messpunkte im Fenster Messparameter F5 entsprechend der gew hlten Signalfrequenz anpassen um ein hinreichend aufgel stes Fre quenzspektrum zu erhalten e HEE Auswertung Bereits w hrend der Aufnahme des Signals erscheint das Ua1 t Diagramm das eine digitalisierte Version des Analogsignals des Funktionsgenerators darstellt Nach der Aufnahme des Signals UA1 steht in der Darstellung Frequenzspektrum die Fourier Transformierte von UA1 zur Frequenzanalyse zur Verf gung Zur Bestimmung der Amplitude
209. ch das gemessene Spektrum mit F4 zu l schen um eine Mischung von Spektren zu vermeiden Die Messung l uft dabei weiter und die Messzeit startet wieder neu e Nach Ablauf der eingestellten Messzeit stoppt die Messung Auswertung Die beiden Isotope Cs 137 und Am 241 im Mischpr parat emittieren y Strahlung die im Versuch vom Szintillationsz hler registriert wird Das Am 241 emittiert eine Linie bei 59 5 keV das Cs 137 eine Linie bei 662 keV Das gemessene Spektrum zeigt mehr Details zwischen diesen beiden Linien die aufgrund der Compton Streuung in Pr parat und Detektor entstehen Nach der Messung ist das Spektrum noch nicht kalibriert Um das Spektrum ber der Energie darzu stellen muss eine Energiekalibrierung durchgef hrt werden dabei werden die bekannten Energien der zwei Linien im Spektrum 59 5 und 662 keV verwendet Hinweis Das Pr parat sollte bei der Messung nicht auf dem Detektor stehen sondern einige Zentimeter entfernt sein Wenn das Pr parat direkt aufliegt ergibt sich eine so hohe Z hlrate dass sich die einzelnen Pulse aufaddieren Durch diese Addition mit dem Rest des Vorg ngerpulses erscheinen die Linien bei zu hoher Energie Der Nal TI Einkristall in der Spitze des Szintillationsz hlers ist empfindlich gegen mechanische Be sch digung Ebenso ist der Nal TI Kristall empfindlich gegen schnelle Temperaturwechsel wie sie z B beim Auspacken nach Transporten auftreten k nnen In beiden F llen entstehen R
210. ch nach kurzer Wartezeit das bei 0 C liegende Eis Wasser Gleichgewicht einstellen Den Temperaturf hler in das Eis Wasser Gemisch tauchen und r hren e In den Einstellungen Sensoreingang A1 unter Korrigieren in der ersten Zeile den Sollwert O ein tragen und die Schaltfl che Offset korrigieren bet tigen e o EE 374 CASSY Lab m Versuchsdurchf hrung Ungef hr 120 g hei es Wasser in das Dewar Gef f llen Wasser aus dem Eis Wasser Gemisch wegsch tten Eis auf das Tuch sch tten und gut abtrocknen Masse des hei en Wassers ablesen und aufschreiben Temperaturf hler in das Gef stellen Messung mit F9 oder der Schaltfl che 5 starten e Nach ca 30 bis 60 Sekunden Wartezeit das Eis aus dem Tuch in das Dewar Gef sch tten Dabei st ndig mit dem Temperaturf hler umr hren e Weiterr hren bis das gesamte Eis aufgel st ist e Nach weiteren 30 bis 60 Sekunden die Messung mit F9 oder der Schaltfl che 5 beenden e Temperaturf hler aus dem Dewar Gef nehmen gut abtropfen lassen und Gesamtmasse an der Waage ablesen und aufschreiben Auswertung Im Diagramm sind die Messwerte f r die Temperatur gegen die Zeit t aufgetragen 1 Zur Bestimmung der Kalorimeter und der Mischungstemperatur legt man zun chst den linearen Kurvenbereichen am Anfang und am Ende der Messung eine Gerade an dazu jeweils im Diagramm die rechte Maustaste bet tigen Anpassung durchf hren und Ausgleichsgerade w hlen und entspre ch
211. che Daten Einstellungen Funktionsgenerator Profi CASSY Technische Daten Einstellungen Analogeingang Einstellungen Analogausgang X Funktionsgenerator Einstellungen Analogausgang Y Einstellungen Digitaleingang ausgang CASSY Display Datenlogger Pocket CASSY Technische Daten Einsatz von Pocket CASSY Mobile CASSY Technische Daten Einsatz von Mobile CASSY Joule und Wattmeter Technische Daten Universelles Messinstrument Physik Technische Daten Andere serielle Ger te ASCII Waage VideoCom IRPD MFA 2001 MetraHit CASSY Lab Temperaturmessger t Digitales Spektralphotometer Handmessger te und Data Logger Antennendrehtisch SVN Sch lerversuche Naturwissenschaften Gleichm ig beschleunigte Bewegung Gleichf rmige Bewegung zwischen zwei Lichtschranken Gleichm ig beschleunigte Bewegung zwischen Haltemagnet und Lichtschranke Zusammenhang zwischen Beschleunigung und Masse F konstant Zusammenhang zwischen Beschleunigung und Kraft m konstant Ohmsches Gesetz Reihenschaltung von Widerst nden Parallelschaltung von Widerst nden Spannungseinstellung mit einem Potentiometer Prinzip der Wheatstoneschen Messbr cke Der Einfluss des Abstands zwischen Strahlenquelle und Z hlrohr auf die Z hlrate Versuchsbeispiele Physik Gleichf rmige Bewegungen zwischen zwei Lichtschranken Beschleunigte Bewegungen zwischen Haltemagnet und Lichtschranke Bewegungen mit Speichenrad Newtondefinition Bewegungen auf der Luf
212. che magnetische Flussdichten B und Win dungszahlen N verschiedener Spulen gemessen und in der Auswertung einer aufgenommenen Kurve das Zeitintegral und damit der Spannungssto bestimmt um letztendlich das Faradaysche Indukti onsgesetz zu best tigen Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 182 CASSY Lab m 2 Rundstabmagnete 510 11 1 Spule mit 250 Windungen 562 13 1 Spule mit 500 Windungen 562 14 1 Spule mit 1000 Windungen 562 15 1 Paar Kabel 100 cm rot und blau 501 46 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Eine Spule wird an Eingang A des Sensor CASSYs angeschlossen Versuchsdurchf hrung a Messung in Abh ngigkeit vom magnetischen Fluss 21 Einstellungen laden e Spule mit 250 Windungen an Eingang A anschlie en e Messung mit F9 starten e 1 Magnet bis zur Mitte eintauchen und wieder herausziehen e Messung mit F9 stoppen oder nach 10 s automatisch e Messung mit F9 starten und warten bis die neue Messung soweit fortgeschritten ist dass sie die alte Messung nicht mehr berdeckt 2 Magnete bis zur Mitte eintauchen und wieder herausziehen Messung mit F9 stoppen oder nach 10 s automatisch Messung in Abh ngigkeit von der Windungszahl N Einstellungen laden Spule mit 250 Windungen an Eingang A anschlie en Messung mit F9 starten Magnet bis zur Mitte eintauchen und wieder herausziehen Messung mit F9 stoppen oder nach 10 s automatisch Spule mit 500 Windungen an E
213. chen dem ausgesendeten und dem reflektierten modulierten Laserstrahl und erhalten mit der bekannten Modulationsfrequenz die Laufzeitt des Lichts f r den Weg zum Re flektor und wieder zur ck Die Abstandsmesser errechnen erst danach den Abstand unter Zuhilfenahme der bekannten Lichtgeschwindigkeit In diesem Versuch wird der Laser Bewegungssensor S Laser S als Laufzeitmesser eingesetzt weil dieser auch die Laufzeit t direkt ausgeben kann Es wird die Proportionalit t zwischen Weg und Laufzeit des Lichts best tigt und die Lichtgeschwindigkeit berechnet Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Laser Bewegungssensor S 524 073 1 Endpuffer aus 337116 1 Ma stab 311 03 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Laser S mit der breiten Seite nach unten flach auf den Tisch legen und mit dem Eingang A des CASSYs verbinden Den Endpuffer mit einem St ck der zum Laser S geh renden retroreflektierenden Folie bekleben und in 30 cm Abstand vor dem Laser so auf den Ma stab setzen dass der Laserpunkt mittig und rechtwinklig auf die Folie trifft Vor der Messung Laser S etwa 5 Minuten aufw rmen lassen damit die Nullpunktverschiebung m g lichst klein wird 242 CASSY Lab m Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Laufzeitnullpunkt definieren gt 0 amp in Einstellungen AtA1 e Abstand d 0 in die erste Tabellenspalte eintragen 1 Tabellenzelle mit der Maus anklicken e Mit F9 den ersten M
214. cher und der Registrierung am Mikrofon gemessen Da der genaue Startort des Schallimpulses am Lautsprecher nicht direkt bestimmt werden kann werden zwei Messungen durchgef hrt wobei sich das Mikrofon einmal am Ort s1 und einmal bei s2 befindet Die Schallgeschwindigkeit ergibt sich aus der Wegdifferenz As s1 s2 und der zugeh rigen Laufzeitdifferenz At t1 t2 zu c As At In dem Ger t zur Schallgeschwindigkeit kann mit Hilfe eines Heizk rpers die Lufttemperatur erh ht werden gleichzeitig sind st rende Umgebungseinfl sse wie Temperaturunterschiede sowie Luftkon vektionen minimiert In diesem System bleibt der Druck p konstant tats chlicher Umgebungsluftdruck Mit steigender Temperatur T sinkt die Dichte p die Schallgeschwindigkeit c nimmt zu Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Timer Box 524 034 1 Temperatur Box 524 045 1 Temperaturf hler NiCr Ni 666 193 oder A CASSY Lab 145 NiCr Ni Adapter S 524 0673 Temperaturf hler NiCr Ni Type K 529 676 i Paar Kabel 25 cm rot und blau 501 44 Paar Kabel 100 cm rot und blau 501 46 PC ab Windows 95 98 NT 1 Ger t zur Schallgeschwindigkeit 413 60 1 St nder f r Rohre und Spulen 516 249 1 Hochtonlautsprecher 587 07 1 Universalmikrofon 586 26 1 Transformator 12 V 3 5 A z B 52125 1 Ma stabschiene 0 5 m 460 97 2 Sockel 300 11 4 2 4 Versuchsaufbau siehe Skizze e Heizk rper des Ger tes zur Schallgeschwindigkeit im Kunststoffrohr a
215. chern Eine Korrektur wird zusammen mit den anderen Einstellungen des Programms abgespeichert Damit die Korrektur nach einem erneuten Laden noch der Realit t entspricht ist darauf zu achten dass die selben Elektroden und Sensorboxen am selben Sensor CASSY wieder verwendet werden evtl E lektroden Sensorboxen und CASSYs markieren Beispiele Zwei Pufferl sungen mit pH 3 und pH 9 sollen zur Korrektur verwendet werden Dann sind die beiden Sollwerte 3 und 9 rechts eingeben Wenn die pH Elektrode in der pH 3 L sung eingetaucht ist muss der Taster neben dem Sollwert 3 z B Offset korrigieren und bei pH 9 L sung der andere Taster z B Faktor korrigieren bet tigt werden Eine Leitf higkeitselektrode mit dem K Faktor 1 07 soll an die Software angepasst werden Dazu ist lediglich der Faktor 1 07 in die zweite Zeile als Faktor einzugeben und Faktor korrigieren zu w hlen Besonderheit bei der Klima Box 524 057 Bei der Klima Box muss vor der ersten Messung mit dem Feuchtesensor 529 057 dieser kalibriert werden Dazu sind auf dem Feuchtesensor vier Werte C1 bis C4 angegeben Wenn diese einmal eingegeben worden sind werden sie im Sensor CASSY gespeichert Sie brauchen dann nicht noch einmal angegeben werden und stehen auch f r eine sp tere Messung mit dem CASSY Display zur Verf gung 2 Siehe auch 42 CASSY Lab m Einstellungen Relais Spannungsquelle Sensor CASSY bietet ein Relais R und eine ber einen Drehknopf einstel
216. chf hrung E Einstellungen laden Universalmikrofon 21 Einstellungen laden Mikrofon S e Erste Stimmgabel ansto en und Messung mit F9 ausl sen e Signalst rke mit Einsteller am Mikrofon optimieren e Frequenz f ermitteln z B durch senkrechte Markierungslinien in der Standard Darstellung oder als Peakschwerpunkt im Frequenzspektrum Messung mit F4 l schen Zweite Stimmgabel ansto en und Messung mit F9 ausl sen Frequenz f2 ermitteln Messung mit F4 l schen Beide Stimmgabeln m glichst gleich stark ansto en und Messung mit F9 ausl sen Auswertung Wenn die Amplituden der beiden Stimmgabeln gleich gro sind bilden sich in der Schwebung die Knoten und B uche gut aus Die Schwebungsfrequenz fs ergibt sich aus dem Abstand Ts zwischen zwei Knoten zu fs 1 Ts F r eine gute Genauigkeit der Ermittlung der neuen Schwingungsdauer Tn ist es sinnvoll ber etwa 10 Perioden zu mitteln und erst dann die neue Schwingungsfrequenz als fn 1 Tn zu bestimmen Als Hilfsmittel zur Bestimmung der Zeitdifferenzen eignen sich z B senkrechte Markierungslinien oder die direkte Differenzbestimmung Im Beispiel ergibt sich f1 425 Hz f2 440 Hz fn 433 Hz fs 14 5 Hz und best tigt damit gut die Theorie fn f1 f2 432 5 Hz und fs f1 f2 15 Hz Im Frequenzspektrum mit der Maus anklicken lassen sich die beiden Frequenzen f und f2 der Stimmgabeln sowie deren Amplituden ablesen Die Frequenzen lassen sich dort am einfa
217. chleifenl nge s aufnehmen Dazu im Messparameterfenster neue Messreihe anh ngen w hlen Auswertung F r jede Messreihe F l wird eine Ausgleichsgerade bestimmt Nach jeder Ausgleichsgeraden wird in die Darstellung Magnetfeld mit der Maus anklicken gewechselt Hier wird eine weitere Tabelle gef llt indem zu der jeweiligen Leiterschleifenl nge s die gerade ermittelte Steigung F I mit der Maus aus der Statuszeile in die Tabelle gezogen wird Drag amp Drop Der Leiterschleifenl nge s in m wird direkt ber die Tastatur in die Tabelle eingetragen Bereits w hrend der Tabelleneingabe entsteht das gew nschte Diagramm In dieser Darstellung ergibt sich aus der Steigung der Ausgleichsgeraden die magnetische Feldst rke B zwischen den Polschuhen da F I B s im Beispiel ergibt sich B 164 mN A m 164 mT 178 CASSY Lab m Kraft zwischen stromdurchflossenen Leitern Amperedefinition auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Die Kraft F auf einen Leiter der L nge s der vom Strom durchflossen wird ist in einem Feld der magnetischen Flussdichte B gleich F l s B Wird die Flussdichte B durch einen langen Leiter im Abstand r hervorgerufen dann gilt B const I r Damit ist die Kraft F die zwischen zwei parallelen Leitern wirkt die vom gleichen Strom I durchflossen werden gegeben durch F const l2 s r Man definiert nun die elektrische Stromst rke folgenderma en Amperedefini
218. chners unter Windows XP E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Im Versuch wird die Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Schallimpulses bestimmt und damit da Gruppen und Phasengeschwindigkeit bereinstimmen die Schallgeschwindigkeit Der Schallimpuls wird erzeugt indem zwei Stativstangen aneinander geschlagen werden Dies bewirkt die Druck schwankung in der Luft Der Schallimpuls wird nacheinander von zwei Mikrofonen registriert die einen Abstand As voneinander haben Zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit c wird die Zeit At zwischen den beiden Registrierungen an den Mikrofonen gemessen Die Schallgeschwindigkeit ergibt sich aus der Wegdifferenz As und der zugeh rigen Laufzeitdifferenz At zu c As At Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Mikrofon S 524 059 1 Holzma stab 311 03 2 Stativstangen 47 cm 300 42 1 Kondensatormikrofon mit 3 5 mm Klinkenstecker z B aus dem Computerfachhandel 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Das externe Mikrofon wird in einem Abstand As 0 50 m vor dem internen Mikrofon aufgebaut Bei der Schallerzeugung durch die Stativstangen ist darauf zu achten dass die Schallquelle in direkter Ver l ngerung der Strecke zwischen den beiden Mikrofonen liegt Au erdem sollte die Schallkopplung ber den Tisch m glichst gering sein da sonst zu hohe Geschwindigkeiten gemessen werden k nnen Versuchsdurchf hrung E Einstellungen laden e Messung mit
219. chneten Geschwin digkeiten v t Es zeigt sich dass das v t Diagramm einer gleichm ig beschleunigten Bewegung eine Gerade ist Die Steigung der Geraden ist die konstante Beschleunigung a Sie l sst sich z B aus einer Geradenanpassung bestimmen Im Beispiel wurde f r die beschleunigende Kraft F 1 N und f r die beschleunigende Masse m 1 kg gew hlt Newtondefinition In diesem Fall ergibt sich aus dem v t Diagramm eine Geschwindigkeit v nach t 1 s von 1 m s Au erdem hat die Gerade im v t Diagramm die Steigung a 1 m s Anmerkung Die einzelnen Geschwindigkeitswerte v i werden als v i s i 1 s i 1 t i 1 t i 1 errechnet Dies ist die Durchschnittsgeschwindigkeit im Zeitintervall t i 1 t i 1 und in erster N herung die Momentangeschwindigkeit zum Zeitpunkt t i 1 t i 1 also nicht zum Zeitpunkt t i Dies wurde aber bei der v t Darstellung bereits durch eine geeignet umgerechnete Zeitachse ber ck sichtigt 98 CASSY Lab m Bewegungen auf der Luftkissenfahrbahn Newtonsche Bewegungsgleichung E Beispiel laden m konstant Beispiel laden F konstant Versuchsbeschreibung Ein Wagen konstanter Masse m wird mit unterschiedlichen Kr ften F beschleunigt Die ermittelten Beschleunigungen a in Abh ngigkeit von den beschleunigenden Kr ften F aufgetragen ergibt F pro portional a mit m als Proportionalit tsfaktor und best tigt damit die Newtonsche Bewegungsgleichung F m a Alte
220. chsten als Peakschwerpunkte bestimmen 142 CASSY Lab m Saitenschwingungen auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden konstante Saitenl nge L 1 2 m E Beispiel laden konstante Spannkraft F 60 N Versuchsbeschreibung Bei einer eingespannten Saite ist f r die Grundschwingung die Saitenl nge L gleich der halben Wel lenl nge L X 2 Daher gilt f r die Frequenz f des Grundtones der Saite f c 2L Hierbei ist c die Phasengeschwindigkeit der Saite Sie h ngt von der Spannkraft F der Querschnitts fl che A und der Dichte p ab was durch folgenden Zusammenhang beschrieben wird c F Ap Im Versuch wird die Schwingungsfrequenz f und damit die Tonh he der Saite in Abh ngigkeit von der Saitenl nge L und der Spannkraft F untersucht Dazu wird das CASSY als hochaufl sende Stoppuhr zur Messung der Schwingungsdauer T eingesetzt und die Zusammenh nge f F und f 1 L best tigt Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Timer Box oder Timer S 524 034 oder 524 074 1 Gabellichtschranke infrarot 337 46 1 Verbindungskabel 6 polig 1 5 m 501 16 1 Monocord 414 01 1 Pr zisionskraftmesser 100 N 314 201 1 Kleiner Stativfu V f rmig 300 02 1 Stativstange 10 cm 300 40 1 Stativstange 25 cm 300 41 1 Leybold Muffe 301 01 4 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Zur Messung der Schwingungsdauer T wird eine Gabellichtschranke verwendet Diese wird zwischen den h
221. chwingenden Teil der Saite festhalten F r eine optimale Messung der Schwingungsdauer T die Gabellichtschranke jeweils in der Mitte des schwingenden Teils der Saite positionieren Versuchsdurchf hrung a Variation der Spannkraft Einstellungen laden konstante Saitenl nge L Durch Verdrehen des Wirbels gew nschte Saitenspannung F einstellen Die am Kraftmesser angezeigte Kraft F in die vorbereitete Spalte der Tabelle eintragen Gabellichtschranke unter der ruhenden Saite positionieren und kontrollieren ob die rote Leuchtdiode nicht leuchtet gegebenenfalls Gabellichtschranke neu positionieren e Saite durch Zupfen zum Schwingen anregen w hrend die Saite schwingt leuchtet die Leuchtdiode und unmittelbar danach den angezeigten Messwert mit Funktionstaste F9 in die Tabelle berneh men e o E b Variation der Saitenl nge Einstellungen laden konstante Spannkraft F Gew nschte Saitenl nge durch Positionieren des Steges einstellen Saitenl nge ablesen und in die vorbereitete Spalte der Tabelle eintragen Kontrollieren ob rote Leuchtdiode nicht leuchtet gegebenenfalls Gabellichtschranke neu positio nieren e Saite durch Zupfen zum Schwingen anregen w hrend die Saite schwingt leuchtet die Leuchtdiode und unmittelbar danach den angezeigten Messwert mit Funktionstaste F9 in die Tabelle berneh men e o u Auswertung a Variation der Spannkraft Bereits w hrend der Messung erscheint das T F und das f F Diagram
222. ckmessung Hieraus lassen sich Diastole und Systole ermitteln Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Blutdruck Box oder Blutdruck Sensor S 524 050 1 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsvorbereitung siehe Skizze Die Manschette mit Ventil und Pumpball wird an die Blutdruck Box auf Eingang A des Sensor CASSYs angeschlossen Das Ventil an dem Pumpball sollte etwa halb ge ffnet sein Mitte zwischen den beiden Anschl gen der Ventilschraube Die mit dem Ventil einstellbare Ablassrate sollte bei 2 3 mm Hg pro Pulsschlag liegen H here Ablassraten verschlechtern die Auswertung da weniger signifikante Maxima aufgezeichnet werden Eine Messung mit vollst ndig ge ffnetem Ventil wird diese m gliche Fehlbe dienung verdeutlichen m CASSY Lab 413 Die Manschette wird ber den unbekleideten linken Oberarm gestreift bis der untere Manschettenrand ca 2 3 cm oberhalb der Ellenbeuge abschlie t Achten Sie darauf dass der Manschettenschlauch auf der Innenseite des Oberarmes im Bereich der Arterie in Richtung der Hand aus der Manschette austritt Der Metallb gel darf nicht ber der Arterie liegen da sonst die Blutdruckkurve verf lscht werden kann Nachdem das freie Manschettenende nach au en ber den Arm geschlagen wurde wird die Man schette mit dem Klettverschluss fixiert Die Manschette sollte straff um den Oberarm liegen darf jedoch vor dem Aufpumpen keinen Druck auf die Arterie aus ben Der Arm sollte w hre
223. d Abw rtsschwingung weil keine Drehschwingung angeregt wird Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Falls die Modellbildung noch nicht erw nscht ist w hrend der Messung auf Darstellung Standard schalten e Wegnullpunkt in Gleichgewichtslage des Pendels definieren gt 0 amp in Einstellungen sA1 eventuell Laser Bewegungssensor S vorher ein paar Minuten warm laufen lassen e Pendelk rper nach unten auslenken e Messung mit F9 starten e Pendelk rper loslassen Die Messung startet automatisch beim ersten Durchqueren der Gleichge wichtslage bei s 0 e Experiment nach Durchf hrung der Auswertung f r unterschiedliche Massen Schlitzgewichte wiederholen und mit der Vorhersage der Modellbildung vergleichen Modellbildung Im vorliegenden Beispiel wurden die beiden Anfangsbedingungen s t 0 0 und v t 0 vo gew hlt weil im Wegnullpunkt getriggert wurde Anfangsgeschwindigkeit vo Federkonstante D und Masse m k nnen durch Ziehen am Zeiger des entsprechenden Anzeigeinstruments oder durch Linksklick oder nach Rechtsklick so ver ndert werden dass das Modell mit der Messung berein stimmt Zur Best tigung des Modells kann die Masse m erh ht werden und das Experiment mit dieser erh hten Masse wiederholt werden Die neue gemessene Schwingung wird sich wieder an das mathematische Modell halten eventuell Anfangsgeschwindigkeit korrigieren L sung der Differenzialgleichung Die Differenzialgleichung kann auch analytisch ge
224. d Beleuchtungsst rke wird ber die Tastenkombination Alt D und anschlie endes Anklicken der beiden Mittelwertgeraden in der Statuszeile ausgegeben Auch dieser Wert kann mit der Maus ins Diagramm verschoben werden 2 Zur Ermittlung der Absorption ist es notwendig den ersten berechneten Mittelwert Eo Ausgangswert in den Einstellungen Beleuchtungsst rke Eo im Feld Formel einzutragen Zur Berechnung der Absorp tion A ist die Formel a 100 Eat 100 Eo voreingestellt Die Eintragung von Mittelwerten und Differenzen erfolgt wie f r das erste Diagramm beschrieben Es wird deutlich dass Kohlendioxid einen betr chtlichen Teil der Infrarotstrahlung absorbiert Die Temperaturerh hung in der K vette kann darauf zur ckgef hrt werden 402 CASSY Lab m Versuchsbeispiele Biologie Die Versuchsbeispiele helfen Ihnen beim Einsatz von CASSY Lab Die Messdaten oder Einstellungen der Beispiele k nnen direkt in CASSY Lab geladen werden Klicken Sie einfach auf die Zeichen in den Beschreibungen Neue Beispiele sind mit einem roten e gekennzeichnet Puls Hautwiderstand Elektrokardiogramm Elektromyogramm Blutdruck Reaktionszeit Lungenvolumen Spirometrie Langzeitmessung von Klimadaten m CASSY Lab 403 auch f r Pocket CASSY geeignet 21 Beispiel laden Sicherheitshinweis Die ermittelten Werte und Kurven haben keine medizinische Aussagekraft und dienen nicht zur Kon trolle des Gesundheitszustandes des Menschen Die Pu
225. d der in der Tabelle abgelesenen Leitf higkeit ge ndert werden Die Umrechnungsformel 1 CA1 198 9 0 8 kann in den Einstellungen c eingesehen und ggf angepasst werden ebenso der Anzeigebereich Test auf Reaktion 1 Ordnung Dazu die Darstellung Test auf 1 Ordnung anklicken Es erfolgt die Darstellung von In cA c gegen t cA Anfangskonzentration c eingesetzte Menge an terti rem Butylchlorid Zur Bestimmung der Ge schwindigkeitskonstanten k der Reaktion wird ber den linearen Anfangsbereich der Kurve eine Aus gleichsgerade Anpassung nach rechtem Mausklick auf Diagramm durchf hren berechnet und deren Steigung ermittelt Durch Markierung setzen kann die Gerade mit dem Wert f r die Steigung A be schriftet werden Test auf Reaktion 2 Ordnung Dazu die Darstellung Test auf 2 Ordnung anklicken Es erfolgt die Darstellung von 1 c 1 cA gegen t ca Anfangskonzentration c eingesetzte Menge an terti rem Butylchlorid Die Darstellung zeigt keinen linearen Zusammenhang Somit liegt hier keine Reaktion 2 Ordnung vor Halbwertszeitmethode In der Darstellung Halbwertszeit Da eine Reaktion erster Ordnung vorliegt kann die Geschwindig keitskonstante auch ber die Halbwertszeitmethode ermittelt werden Dazu jeweils bei 0 4 mmol 0 2 mmol und 0 1 mmol mit Alt W eine waagerechte Linie einf gen deren Schnittpunkt mit der Kon zentrationskurve und den Startzeitpunkt der Reaktion mit einer senkrechten Linie Alt S markieren
226. de Kohlendioxid bewirkt eine kontinuierliche und mit einer Waage messbare Massen abnahme des Reaktionsgemischs aus der der Konzentrationsverlauf der Salzs ure zu ermitteln ist Ben tigte Ger te 1 CASSY Lab 524 200 1 Elektronische Waage mit Datenausgang 667 795 und Anschlusskabel 729 769 oder 1 Elektronische Waage mit 667 7780 Einbausatz und 667 7791 Schnittstellenkabel 667 7796 1 Becherglas niedrige Form 250 ml 664 130 1 Uhrglas 80 mm 664 154 1 Vollpipette 25 ml 665 976 1 Pipettierball 666 003 1 PC mit Windows ab 95 98 NT Ben tigte Chemikalien Marmor St cke 250 g 673 2500 Salzs ure c 2 mol l 500 ml 674 6920 Versuchsvorbereitung siehe Skizze Es werden vom Programm die von LD Didactic vertriebenen Waagen der Firmen Sartorius Mettler und Ohaus mit seriellem Datenausgang unterst tzt Die Waage wird ber das Verbindungskabel an eine serielle Schnittstelle des Computers z B COM2 m CASSY Lab 355 angeschlossen Da sich die Kabel der verschiedenen Hersteller unterscheiden ist es erforderlich das jeweils vom Hersteller vorgesehene Schnittstellenkabel zu benutzen um das korrekte Funktionieren der Rechnerverbindung sicherzustellen Im Becherglas werden mit der Pipette genau 75 ml Salzs ure vorgelegt Das Uhrglas wird auf das Becherglas gesetzt die Waage auf 0 gestellt und genau 30 g Marmorst ckchen auf dem Uhrglas ein gewogen Dann stellt man die Waage wieder auf 0 Versuchsdurchf hrung 21 Einstellun
227. dem angeschlossenen Leitf higkeitssensor wird in den Eingang A des Sen sor CASSY gesteckt Der gut mit destilliertem Wasser abgesp lte Leitf higkeitssensor wird in der Klemme befestigt und kann mit der Kreuzmuffe am Stativ nach Bedarf in der H he verschoben werden 384 CASSY Lab m Kalibrierung 21 Einstellungen laden Die Zellkonstante des Leitf higkeitssensors zur Chemie Box ist mit 0 58 bereits in CASSY Lab vor eingestellt Wird ein anderer Leitf higkeitssensor verwendet ist dessen Zellkonstante in den Einstel lungen Leitf higkeit CA1 unter Korrigieren als Faktor einzutragen und die Schaltfl che Faktor korri gieren zu bet tigen Zur genaueren Bestimmung der Zellkonstante k nnen Kalibrierl sungen verwendet werden Dazu werden Becherglas und Leitf higkeitssensor zun chst mit destilliertem Wasser dann mit ca 30 40 ml Kalibrierl sung gesp lt In weitere 50 ml der Kalibrierl sung taucht man wie zur Messung den Leitf higkeitssensor Abst nde zu den Becherglasw nden einhalten tr gt im Korrektur Fenster den Sollwert in der zweiten Zeile ein und bet tigt nach Erreichen eines stabilen Messwertes die Schaltfl che Faktor korrigieren Eine solche Korrektur mit Kalibrierl sungen ist auch f r den hier verwendeten Leitf higkeitssensor erforderlich wenn Messungen konzentrierter NaCl L sungen beabsichtigt sind deren spezifische Leitf higkeit 100 mS cm bersteigt Dies trifft ab Konzentrationen von ber 1 5 mol l zu Ver
228. den Siehe auch 44 CASSY Lab m Technische Daten 1 Programmierbare Spannungsquelle mit gleichzeitiger Strommessung z B f r Kennlinienaufnahme Aufl sung 12 Bit Aussteuerbereich 10 V Messbereich 0 1 0 3 1 A Spannungsfehler 1 zuz glich 0 5 vom Bereichsendwert Stromfehler Spannungsfehler zuz glich 1 Abtastrate 200 000 Werte s 100 000 Werte s Spannung und Strom Anzahl Messwerte praktisch unbegrenzt PC abh ngig bis 100 Werte s bei h herer Messrate max 32 000 Werte 16 000 Werte f r Spannung und Strom 1 Programmierbare Stromquelle mit gleichzeitiger Spannungsmessung alternativ zur Spannungsquelle w hlbar Aussteuerbereich 1 A Messbereich 1 3 10 V weitere Daten siehe Spannungsquelle 1 USB Port USB Version bzw serielle Schnittstelle RS232 SubD 9 zum Anschluss eines Com puters 1 CASSY Bus zum Anschluss weiterer CASSY Module oder des CASSY Displays Abmessungen BxHxT 115 mm x 295 mm x 45 mm Masse 1 0 kg Lieferumfang 1 Power CASSY 1 Software CASSY Lab ohne Freischaltcode f r Windows 95 98 NT oder h her mit ausf hrlicher Hilfe 20 Nutzungen frei dann als Demoversion nutzbar 1 Installationsanleitung 1 USB Kabel bzw serielles Kabel SubD 9 1 Steckernetzger t 12 V 1 6 A Hinweise zur Leistungsgrenze Das Power CASSY kann bedingt durch die Leistungsf higkeit des mitgelieferten Steckernetzger ts nicht in allen F llen einen Gleichstrom von 1 A bei 10 V garantie
229. den Eingang A des Sen sor CASSY eingesteckt Die Zitrone mit dem Messer an der Oberseite aufschneiden und eine Mulde formen in der sich der Fruchtsaft sammeln kann Diese Mulde muss so tief sein dass die pH Elektrode bis zum Diaphragma eintauchen kann Beachten Sie auch die Gebrauchsanweisung der pH Elektrode m CASSY Lab 301 Kalibrierung F r genaue Messungen muss beim ersten Mal und sp ter in gr eren Zeitabst nden eine Kalibrierung der pH Elektrode erfolgen Einstellungen laden Chemie Box oder pH Adapter S Einstellungen laden pH Box In den Einstellungen pHA1 Korrigieren w hlen pH Elektrode mit destilliertem Wasser absp len in die Pufferl sung pH 7 00 eintauchen und kurz bewegen e Als ersten Sollwert 7 00 eintragen und nach Erreichen eines stabilen Messwertes die Schaltfl che Offset korrigieren bet tigen e pH Elektrode mit destilliertem Wasser absp len in die Pufferl sung pH 4 00 eintauchen und kurz bewegen e Als zweiten Sollwert 4 00 eintragen und nach Erreichen eines stabilen Messwertes die Schaltfl che Faktor korrigieren bet tigen e F r sp tere Verwendungen die kalibrierten Einstellungen mit F2 unter einem neuen Namen ab speichern e Sensor CASSY pH Elektrode und Chemie bzw pH Box markieren so dass sie sp ter am gleichen Eingang wieder verwendet werden k nnen nur dann passt die gespeicherte Kalibrierung e e EE Versuchsdurchf hrung e Kalibrierte Einstellungen verwenden oder laden
230. den Impulse gegeneinander um At verz gert sind Da At die Summe aus Hin und R cklaufzeit ist ergibt sich die Schallgeschwindigkeit c zusammen mit der Stabl nge s zu c 2S At Ben tigte Ger te Kleiner Hammer PC ab Windows 95 98 NT 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Satz 3 Metallstangen 41365 1 Stativstange 150 cm 300 46 1 Piezoelektrischer K rper 587 25 1 Tischklemme einfach 301 07 2 Kabel 200 cm schwarz 501 38 4 4 Versuchsaufbau siehe Skizze Die Metallst be ruhen auf dem piezoelektrischen K rper der die Druckschwingungen des Schallim pulses in elektrische Schwingungen umwandelt Diese werden an Eingang B des Sensor CASSYs aufgezeichnet 152 CASSY Lab m Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Messung mit F9 starten wartet auf Triggersignal e Oberes Ende des ersten Metallstabs mit kleinem Hammer anticken erzeugt Triggersignal e Experiment mit anderem Metallstab wiederholen oder Fehlmessung durch Letzte Messreihe l schen rechte Maustaste auf Tabelle eliminieren Auswertung Die zeitlichen Abst nde At der Minima oder Maxima lassen sich z B durch senkrechte Markierunggsli nien Peakschwerpunkte oder direkte Differenzmessung bestimmen Da At die Summe aus Hin und R cklaufzeit ist ergibt sich die Schallgeschwindigkeit c zusammen mit der Stabl nge s zu c 2S At Im Beispiel ergeben sich folgende Schallgeschwindigkeiten Metall Messung Literaturwert Messing 3500 m s 3300 m
231. der am Ende der Messung mit einem Computer und dem Programm CASSY Lab ausgelesen und ausgewertet werden Ben tigte Ger te 1 CASSY Display 524 020 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Klima Box 524 057 1 Feuchtesensor 529 057 1 Lux Sensor 666 243 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsvorbereitung siehe Skizze Die Ger te werden an einem gesch tzten Ort aufgestellt an dem eine Spannungsversorgung vor handen ist Alternativ kann auch ein 12 V Akkumulator ausreichender Kapazit t gt 6 Ah zur Span nungsversorgung benutzt werden Versuchsdurchf hrung e Feuchtesensor kalibrieren nur das erste Mal erforderlich Dazu Sensor CASSY mit Klima Box direkt an den PC anschlie en in CASSY Lab die Klima Box aktivieren Korrigieren w hlen die vier aufgedruckten Zahlen C1 bis C4 eingeben und mit OK best tigen Danach Sensor CASSY wieder an das CASSY Display anschlie en e Einstellung und Start des Datenloggers Dr ckt man die Taste START STOP erscheint in der oberen Anzeige CLR Anh ngen neuer Werte m glich oder CLR Anh ngen neuer Werte nicht m glich und in der unteren Anzeige die Voreinstellung NO Durch Drehen an ADJUST kann man zwischen NO und YES wechseln und durch einen erneuten Druck auf START STOP best tigen Danach kann man mit ADJUST das m CASSY Lab 419 Zeitintervall einstellen in dem Messwerte gespeichert werden sollen und wieder mit START STOP best tigen Dann l uft der Datenlogger die LED be
232. der erm glicht durch die Umkehrung ihres Schraubensinns in der Mitte eine freie stabile Auf und Abw rtsschwingung weil keine Drehschwingung angeregt wird Der Pendelk rper sollte sich in der Gleichgewichtslage etwa in der Mitte der abgewinkelten Stativstange befinden W hrend der Schwingung sollte das dickfl ssige Paraffin st ndig einen Film zwischen Pen delk rper und abgewinkelter Stativstange bilden Als Schmiermittel eignen sich auch Fl ssigseifen oder Vaseline 675 3100 mit Ol vermischt Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Falls die Modellbildung noch nicht erw nscht ist w hrend der Messung auf Darstellung Standard schalten e Reichlich dickfl ssiges Paraffin auf die abgewinkelte Stativstange auftragen damit sich w hrend der Messung st ndig ein Film zwischen Pendelk rper und Stativstange befindet e Wegnullpunkt in Gleichgewichtslage des Pendels definieren gt 0 amp in Einstellungen sA1 eventuell Laser Bewegungssensor S vorher ein paar Minuten warm laufen lassen e Pendelk rper nach unten auslenken e Messung mit F9 starten e Pendelk rper loslassen Die Messung startet automatisch beim ersten Durchqueren der Gleichge wichtslage bei s 0 Modellbildung Im vorliegenden Beispiel wurden die beiden Anfangsbedingungen s t 0 0 und v t 0 vo gew hlt weil im Wegnullpunkt getriggert wurde Anfangsgeschwindigkeit vo Federkonstante D Masse m und Rei bungskonstante Fo k nnen durch Ziehen am Zeiger des ent
233. der nicht das beste Ergebnis findet Durch Doppelklick auf eine angepasste Kurve l sst sich diese wieder verwerfen Danach kann die Anpassung mit anderen Anfangswerten wiederholt werden F r TEM Moden sollte Ag B 32 mm Freiraumwellenl nge und f r TE Moden sollte Ag B 45 mm Hohlleiterwellenl nge und f r die Stehwelligkeit sollte SWR C 10 als Anfangswert angegeben wer den Auswertung Cut Off Ist bei der TE Anordnung mit 13 mm der Plattenabstand zu klein dann sind keine TE Moden mehr anregbar Cut Off Mit der freien Anpassung und der Formel A exp x B C l sst sich der exponentielle Feldverlauf ann hern Als Anfangswert f r B etwa 10 mm angeben Hinweis Die gemessene Spannung UA1 proportional zur Mikrowellenleistung Unter der Annahme einer quad ratischen Kennlinie f r den Koax Detektor kann sie in die elektrische Feldst rke E sqr UA1 umge rechnet werden Da die Detektorkennlinie nicht kalibriert ist ist der Zahlenwert von E willk rlich m CASSY Lab 441 Mikrowellenleitung in Hohlleitern Messung der Stehwelligkeit GG fd og HET im 21 Beispiel laden SWR 3 E Beispiel laden SWR 1 1 angepasst Versuchsbeschreibung Die Stehwelligkeit SWR ist ein skalares Ma f r die Anpassung In Experimenten mit Mikrowellen bestimmt sie die Leistungs bertragung von der Quelle zur Last und die H he der Feldst rke in den Schaltungskomponernten In den meisten F llen ist m
234. des CASSY Displays sollte dieses eine Firmware ab Version 1 08 haben Erforderlichenfalls l sst sich das CASSY Display von CASSY Lab auf den aktuellen Stand bringen Dabei werden alle eventuell bereits gespeicherten Messdaten im CASSY Display gel scht 420 CASSY Lab m Versuchsbeispiele Technik Die Versuchsbeispiele helfen Ihnen beim Einsatz von CASSY Lab Gegebenenfalls ist die entspre chende Kennzeichnung mit angegeben Die Messdaten oder Einstellungen der Beispiele k nnen direkt in CASSY Lab geladen werden Klicken Sie einfach auf die Zeichen in den Beschreibungen Neue Beispiele sind mit einem roten e gekennzeichnet T3 2 4 Kfz Z ndsysteme T3 25 Kfz Gemischaufbereitungssysteme T 3 2 7 1 Kfz Bordcomputer mit Radio T 3 2 75 Kfz Komfortsystem mit CAN Bus T 3 2 7 5 Kfz Untersuchung von CAN Datenbus Signalen T 7 2 2 1 Puls Code Modulation Quantisierung T74 2 Physikalische Grundlagen der Mikrowellentechnik Kennlinien des Gunn Oszillators T7 43 Zweiplattenleitung TEM und TE Moden T7 4 4 _ Mikrowellenausbreitung in Hohlleitern Messung der Stehwelligkeit T7 6 Antennentechnik T12 5 3 Antriebstechnik m CASSY Lab 421 Kfz Z ndsysteme E Beispiel laden Prim roszillogramm E Beispiel laden Sekund roszillogramm Beispiel laden Schlie abschnittmessung Sicherheitshinweise Z ndsysteme kommen in Leistungsbereiche bei denen an der gesamten Z ndanlage d h nicht nur an einzelnen Aggregaten wie Z
235. des Komfortsystems sind gleichberechtigt Neben seinen Funktionen innerhalb des Komfortsystems stellt es die Verbindung zum brigen Bordnetz und der Diagnoseleitungen dar Funktionen des Zentral Steuerger tes e Spiegelverstellung e Innenlichtsteuerung e Heckdeckel Fernentriegelung e Funk Fernbedienung e Diebstahlwarnanlage Die T r Steuerger te berwachen und steuern die Funktionen des Komfortsystems die in den T ren ausgef hrt werden m CASSY Lab 431 Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Batterieanschluss 738 03 1 Batterie 738 04 oder alternativ Netzteil 738 026 1 Z ndstartschalter 738 10 1 Komfortsystem 739 58 1 PC ab Windows 95 98 NT Ben tigtes Zubeh r 1 Satz 51 Sicherheitsexperimentierkabel 738 9821 5 Satz 10 Sicherheitsverbindungsstecker sw 524 034 1 Satz 10 Sicherheitsverbindungsstecker mit Abgriff 500 592 Versuchsaufbau siehe Skizze Bauen Sie den Versuch nach Skizze auf Schlie en Sie das Sensor CASSY an eine serielle RS232 oder USB Schnittstelle des Computers an Verbinden Sie die Messeing nge wie in der Skizze darge stellt mit dem Versuchsaufbau Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Schalten Sie die Anlage zun chst mit dem Batterieanschluss ein e ffnen Sie nun eine der beiden T ren durch Drehen des entsprechenden Schl sselschalters in Richtung OPEN e Schalten Sie die Z ndung mit dem Z ndstartschalter ein e Starten Sie di
236. deutlichen Knick aufweist Zur grafischen Ermittlung des quivalenzpunkts aus der Leitf higkeit bet tigt man zun chst die rechte Maustaste im Koordinatensystem und w hlt Anpassung durchf hren und Ausgleichsgerade Dann wird der Kurvenbereich markiert in dem die Gerade angepasst werden soll dies sind die beiden Be reiche rechts und links vom Knick der Leitf higkeitskurve Der Schnittpunkt der beiden angepassten Geraden gibt auf der x Achse das Neutralisationsvolumen f r den vorgelegten Ammoniak an Er kann durch die Tastenkombination Alt S mit einer senkrechten Linie markiert werden F r die Ermittlung des quivalenzpunkts ber die pH Messung w hlt man nach Bet tigen der rechten Maustaste im Diagramm weitere Auswertungen und quivalenzpunkt bestimmen Nach Markierung der Kurve werden normalerweise Aquivalenzpunkt und Halb quivalenzpunkt automatisch ausgegeben Die dazu geh renden Werte stehen dann in der Statuszeile und k nnen zur Beschriftung mit der linken Maustaste ins Diagramm gezogen werden Die pH Kurve verl uft jedoch im Beispiel so flach dass eine quivalenzpunktbestimmung keine sinn vollen Ergebnisse zeigt Zuverl ssiger ist hier also die Bestimmung des Aquivalenzpunkts ber die Leitf higkeit 332 CASSY Lab m Automatische Titration Tropfenz hler auch f r Pocket CASSY geeignet 21 Beispiel laden Chemie Box oder pH Adapter S E Beispiel laden pH Box Gefahrenhinweis S uren und Laug
237. die Bereiche rechts und links vom Knick der Leitf higkeitskurve Der Schnittpunkt der beiden ange passten Geraden gibt auf der x Achse das Neutralisationsvolumen f r die vorgelegte Essigs ure an Er kann durch die Tastenkombination Alt S mit einer senkrechten Linie markiert werden F r die Ermittlung des quivalenzpunkts ber die pH Messung w hlt man nach Bet tigung der rechten Maustaste im Diagramm weitere Auswertungen und quivalenzpunkt bestimmen Nach Markierung der Kurve werden quivalenzpunkt und Halb quivalenzpunkt automatisch berechnet und angezeigt Durch den pH Wert am Halb quivalenzpunkt ist auch der pKa Wert der Essigs ure gegeben Die dazu geh renden Werte stehen in der Statuszeile und k nnen zur Beschriftung mit der linken Maustaste ins Diagramm gezogen werden Bemerkungen Am quivalenzpunkt V Veq befinden sich fast nur Natrium und Acetationen in der L sung HAc Na 0H Na Ac H20 Die Konzentrationen der H30 und der OH lonen sind sehr gering pH ca 8 Da die lonenbe weglichkeit von Hydroxidionen wesentlich h her ist als diejenige der Acetationen weist die Leitf hig keitskurve am Aquivalenzpunkt einen deutlichen Knick auf Vor Neutralisation der Essigs ure werden die Hydroxidionen vollst ndig mit der Essigs ure umgesetzt so dass der Anstieg der Leitf higkeit nur auf die entstehenden Acetat und Natriumionen zur ck zu f hren ist flache Steigung der Leitf hig keitskurve Der kur
238. dioaktiven Proben Am 241 256 Bestimmung des Energieverlustes von Alpha Strahlung in Luft 258 Bestimmung des Energieverlustes von Alpha Strahlung in Aluminium und in Gold 261 Altersbestimmung an einer Ra 226 Probe 263 Nachweis von Gamma Strahlung mit einem Szintillationsz hler Cs 137 265 Aufnahme und Kalibrierung eines Gamma Spektrums 267 Absorption von Gamma Strahlung 269 Identifizierung und Aktivit tsbestimmung an schwach radioaktiven Proben 271 Aufnahme eines Beta Spektrums mit einem Szintillationsz hler 273 Quantitative Beobachtung des Compton Effekts 275 Aufnahme des komplexen Gamma Spektrums von Ra 226 und seinen Zerfallsprodukten 277 Aufnahme des komplexen Gamma Spektrums eines Gl hstrumpfes 279 Koinzidenz und Gamma Gamma Winkelkorrelation beim Zerfall von Positronen 281 Messungen mit dem Einkanal Analysator 284 Elektrische Leitung in Festk rpern 286 Hysterese von Trafoeisen 288 Versuchsbeispiele Chemie 291 Der Bunsenbrenner 292 pH Messung an Lebensmitteln 295 pH Messung an Reinigungsmitteln 299 Bestimmung des pKa Wertes von Essigs ure 303 Titration von Phosphors ure 306 Schmelz und Erstarrungspunkt von Palmitins ure 310 Unterk hlen einer Schmelze von Natriumthiosulfat 313 Molmassenbestimmung durch Gefrierpunktserniedrigung 316 Titration von Salzs ure mit Natronlauge pH und Leitf higkeit 320 Titration von Haushaltsessig 323 Titration von Essigs ure mit Natronlauge pH und Leitf higkeit 326 Automatische Titration von NH3 m
239. durch Bet tigen von F5 Neue Messreihe anh ngen ankreuzen STE Widerstand RL 470 Q in die Schaltung einsetzen und eine neue Messreihe f r ein belastetes Potentiometer aufnehmen Versuch f r weitere Belastungswiderst nde RL 100 Q 47 Q wiederholen Auswertung Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Teilspannung U1 und dem Widerstand R1 beim unbelasteten Potentiometer Was bewirkt die Belastung des Potentiometers mit einem Widerstand RL Wo erwartet man den Verlauf der Kurve f r die Messreihe wenn das Potentiometer mit einem Wi derstand RL lt 47 Q belastet wird 86 CASSY Lab m Prinzip der Wheatstoneschen Messbr cke Aufgabe Zur Bestimmung eines unbekannten Widerstandes Rx den variablen Widerstand R3 Potentiometer in der Messbr cke so ver ndern bis kein Strom mehr zwischen den beiden Armen der Br cke flie t Ben tigte Ger te 1 Pocket CASSY 524 006 1 CASSY Lab 524 200 1 UIP Sensor S 524 0621 1 Rastersteckplatte 576 74 1 Satz 10 Br ckenstecker 501 48 1 STE Widerstand 220 Q 577 36 2 STE Widerstand 330 Q 577 38 1 STE Widerstand 470 Q 577 40 1 STE Widerstand 1 KQ 577 44 1 STE Potentiometer 1 kQ 1 W 577 92 oder 10 Gang Potentiometer 1 kQ 2 W 577 93 Kabel rot 25 cm 500 411 Kabel blau 25 cm 500 412 Spannungsquelle 0 15 V einstellbar z B 52145 PC ab Windows 98 2000 a aN Versuchsaufba
240. durch die blichen mathematischen Operatoren verkn pft werden Die Operatoren haben unterschiedliche Priorit ten Je h her ein Operator in der folgenden Liste steht desto h her ist seine Priorit t bei der Auswertung der Formel Punktrechnung vor Strichrechnung Soll eine andere Auswertungsreihenfolge erzwungen werden so sind die betreffenden Ausdr cke in Klammern zu setzen 1 X Potenzierung 2 Multiplikation Division 3 Addition Subtraktion 4 Test auf Gleichheit lt gt Test auf Ungleichheit gt Test auf Gr er gt Test auf Gr er oder Gleich lt Test auf Kleiner lt Test auf Kleiner oder Gleich 5 and logische Und Verkn pfung 6 or logische Oder Verkn pfung E Siehe auch Beispiele f r die Verwendung der Variablen time date n t und old t lt 100 hat w hrend der ersten 100 s der Messung den Wert 1 und danach den Wert 0 Diese Formel kann z B f r das Zeitfenster verwendet werden um die Messung nach 100 s zu stoppen time gt 12 30 35 hat ab der Uhrzeit 12 30 35 den Wert 1 vorher den Wert 0 Es muss der Operator gt verwendet werden da exakte Gleichheit nur f r 1 100 s gilt und damit praktisch nicht erreicht wird min time 11 45 and date 18 3 1997 ist nur w hrend der einen Minute am 18 3 1997 um 11 45 wahr Wert 1 und sonst falsch Wert 0 T lt 25 or T lt 27 and old realisiert einen Zweipunkt Regler Ist die Temperatur T kleiner 25 C so ist das Funktionserg
241. durchf hrung e Kalibrierte Einstellungen verwenden oder laden e Zerkleinertes Eis in das Dewar Gef f llen und wenig destilliertes Wasser zugeben e Temperaturf hler in das Eis tauchen und umr hren e Ersten Messwert mit F9 oder der Schaltfl che 5 aufnehmen und in der Tabellenspalte mNac als ersten Wert 0 eintragen Dazu die Tabellenzelle mit der linken Maustaste anklicken und die Zahl ber die Tastatur eingeben Folgenden Ablauf einhalten bis das gesamte Kochsalz zum Eis gegeben wurde e 10 g Kochsalz in das Dewar Gef geben e Mit dem Temperaturf hler sorgf ltig umr hren bis in der gesamten K ltemischung eine einheitliche Temperatur gemessen wird mit Hilfe des Anzeigeinstruments dA11 berpr fen e Messwert mit F9 oder der Schaltfl che 5 aufnehmen e Indie zum aufgenommenen Messwert geh rende Tabellenzelle f r mNac die Gesamtmasse des bis dahin zugegebenen Kochsalzes eintragen Auswertung Die Messkurve zeigt die Temperatur in der K ltemischung in Abh ngigkeit von der Masse zugegebenen Natriumchlorids Deutlich wird dass die Zugabe von 10 g NaCl zu reinem Eis eine wesentlich gr ere Temperaturabnahme bewirkt als die Zugabe zu einer bereits stark salzhaltigen K ltemischung Nach Zugabe von 60 g NaCl ist eine S ttigung eingetreten Weitere Kochsalzzugabe bewirkt keine Abk hlung der Mischung da die Grenze der L slichkeit von Kochsalz im vorhandenen Wasser erreicht ist Zur Verdeutlichung der S t
242. e Datenbl cke Pr fsumme Zustand der Best tigung Die Anzeigen sind jeweils durch ein Leerzeichen voneinander getrennt In den Einstellungen CANA1 k nnen auch zwei unterschiedliche Bin r Modi gew hlt werden e Rohdaten d h alle Stuff Bits sind enthalten e Bin rdaten d h alle Stuff Bits sind herausgefiltert 434 CASSY Lab m Puls Code Modulation Quantisierung Beispiel laden lineare Quantisierungskennlinie 5 Bit Beispiel laden lineare Quantisierungskennlinie 8 Bit Beispiel laden nichtlineare Quantisierungskennlinie 5 Bit Beispiel laden Kompressorkennlinie 8 Bit Beispiel laden Expanderkennlinie 8 Bit C Eg gl Versuchsbeschreibung Die Umwandlung eines analogen Signals in ein digitales Signal erfordert 3 Schritte e Abtastung e Quantisierung e Codierung Hier soll die Quantisierung experimentell untersucht werden Durch An Abschalten einzelner Bits kann dabei die Aufl sung der Quantisierung verringert werden und der Vorgang in eindrucksvoller Weise grafisch dargestellt werden Zus tzlich werden die Charakteristiken von Expander und Kompressor bei der Kompandierung aufgenommen Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 PCM Modulator 736 101 1 PCM Demodulator 736 111 1 Stabilisiertes Netzger t 15 V 3 A 726 86 1 Satz 10 Br ckenstecker 501 511 2 Paar Kabel rot und blau 100 cm 501 46 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Versuchsaufbau und Verkabe
243. e 737 21 E Feldsonde 737 35 HF Kabel 1 m 501 02 HF Kabel 2m 501 022 Messkabel BNC 4 mm Stecker 575 24 Stativfu MF 301 21 Buch Zweiplattenleitung 568 661 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau TEM oder TE siehe Skizze TEM oder TE Versuchsaufbau und Verkabelung wie oben dargestellt vorbereiten und Gunn Versorgung einschalten Bitte beachten Sie besonders Verbindungen vom Versorgungsger t zu Gunn Oszillator PIN Modulator und Messschlitten f r Zweiplattenleitung Eingang IN 8 24 V mit HF Kabeln mit BNC Stecker Stecker Verbindungen vom Versorgungsger t AMP OUT und dem Messschlitten f r Zweiplattenleitung Ausgang X zum Sensor CASSY mit Messkabeln BNC 4mm Stecker Gunn Spannung am Versorgungsger t auf UG 10 V einstellen Versorgungsger t MODULATION auf PIN INT stellen Messschlitten f r Zweiplattenleitung so auf den Streben der Zweiplattenleitung positionieren dass E Feldsonde bei Linksanschlag gerade in den parallelen Teil der Zweiplattenleitung ragt E Feldsonde immer mit mechanischem Kontakt zum Plattenrand f hren das verhindert Positions schwankungen Zweiplattenleitung nacheinander mit Kurzschlussprofilen 13 mm und 22 mm abschlie en F r zus tzliche Hinweise siehe Gebrauchsanweisungen zu 737 07 und 737 071 Theorie und Versuchsdurchf hrung zu diesem Thema sind ausf hrlich im Handbuch beschrieben vgl Seite 27 Versuchsdurchf hrung a Einstellungen laden Messschieber des Messschlittens 737 071
244. e Beschreibung des Protokolls der Schnittstelle sowie eine Delphi Lazarus Komponente mit Source Code zum kostenlo sen Download bereitgestellt E Developer Information aus dem Internet laden Delphi Windows und Lazarus Linux Die Unterst tzung von CASSY mit eigenen Delphi oder Lazarus Programmen ist einfach weil dazu lediglich die oben beschriebene Komponente eingebunden werden muss C C Visual Basic Andere Programmiersprachen k nnen ber die CASSYAPI DLL Windows oder libcassyapi so Linux auf CASSY zugreifen Dazu muss die CASSYAPI DLL oder lipcassyapi so eingebunden und aufgerufen werden Die erforderlichen Deklarationen f r C C sind in CASSYAPI H enthalten Alle drei Dateien sind ebenfalls Bestandteil unserer kostenlosen Developer Information aus dem Internet LabVIEW Windows und Linux Unser LabVIEW Treiber f r CASSY ist ebenfalls kostenlos im Internet erh ltlich Zus tzlich zu den VIs Virtual Instruments zur Ansteuerung von CASSY enth lt der Treiber auch Anwendungsbeispiele LabVIEW ist eine eingetragene Marke der Firma National Instruments m CASSY Lab 9 CASSY Lab Einf hrung CASSY Lab unterst tzt ein oder mehrere CASSY S Module Sensor CASSY Power CASSY Pro fi CASSY CASSY Display Pocket CASSY und Mobile CASSY am USB Port ab Windows 98 2000 oder an der seriellen Schnittstelle ab Windows 95 NT des Computers Au erdem werden diverse andere serielle Messger te das Joule und Wattmeter und da
245. e CASSY geeignet E Beispiel laden Chemie Box oder pH Adapter S E Beispiel laden pH Box Gefahrenhinweis S uren und Laugen wirken tzend Schutzbrille aufsetzen und s urefeste Handschuhe anziehen Versuchsbeschreibung ber die Titration mit einer Ma l sung l sst sich die Konzentration von S uren oder Laugen bestimmen Dazu ermittelt man durch Titration den Aquivalenzpunkt eines genau abgemessenen Vo lumens V der S ure und kann dann bei bekannter Wertigkeit n ihre Konzentration c ber die Gleichung M C4 V1 N2 C2 V2 bestimmen Am Beispiel von Haushaltsessig kann die Bestimmung mit 1 molarer NaOH als Ma l sung einfach durchgef hrt werden Ben tigte Ger te mit Chemie Box oder pH Adapter S 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Chemie Box oder pH Adapter S 524 067 2 1 pH Elektrode mit BNC Stecker 667 4172 1 Temperaturf hler NiCr Ni bei Bedarf 529 676 1 Magnetr hrer 666 845 1 Becherglas 250 ml niedrige Form 664 103 1 Stativstab 450 mm Gewinde M10 666 523 1 Messpipette 10 ml 665 997 324 CASSY Lab m 1 Pipettierball 666 003 1 B rette 25 ml 665 845 1 B rettentrichter 665 816 1 Einfach B rettenhalter 666 559 1 Kreuzmuffe 666 543 1 Kleinklemme 666 551 4 PC ab Windows 95 98 NT Ben tigte Ger te alternativ mit pH Box 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 pH Box 524 035 1 pH Einstabmesskette 667 424 1 Magnetr hrer 666 845 1 Becherglas 250 ml niedrige Form 66
246. e Ge samt Stoffmenge gel ster Teilchen Daraus ist der Dissoziationsgrad berechenbar 320 CASSY Lab m Titration von Salzs ure mit Natronlauge pH und Leitf higkeit SB auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet Beispiel laden Chemie Box 21 Beispiel laden pH Adapter S und Leitf higkeits Adapter S E Beispiel laden pH Box und Leitf higkeits Box Gefahrenhinweis S uren und Laugen wirken tzend Schutzbrille aufsetzen Versuchsbeschreibung W hrend der Titration werden pH Wert und Leitf higkeit parallel erfasst und in der Auswertung der Aquivalenzpunkt und pKa Wert der Titration bestimmt Ben tigte Ger te mit Chemie Box oder pH Leitf higkeits Adapter S 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Chemie Box oder pH Leitf higkeits Adapter S 524 067 2 1 1 Leitf higkeitssensor 529 670 1 pH Elektrode mit BNC Stecker 667 4172 1 Magnetr hrer 666 845 1 Becherglas 250 ml hF 664 113 1 Stativstab 450 mm Gewinde M10 666 523 3 Kreuzmuffen 666 543 3 Universalklemmen 666 555 1 B rette 50 ml 665 847 1 B rettentrichter 665 816 1 Pipette 10 mi 665 975 m CASSY Lab 321 4 Pipettierball 666 003 PC ab Windows 95 98 NT Ben tigte Ger te alternativ mit pH Box und Leitf higkeits Box oo 00 oo oo oo Sensor CASSY 524 010 CASSY Lab 524 200 pH Box 524 035 pH Einstabmesskette 667 424 Leitf higkeits Box 524 037 Leitf higkeits Messzelle 667 426 Magnetr hrer 666 845 Becherglas 250 ml hF
247. e Messung durch Dr cken von F9 oder f Versuchsauswertung Aus den Diagrammen k nnen folgende Erkenntnisse gewonnen werden e Die Signale der Leitungen CANH und CANL sind zueinander invertiert e Die Botschaften werden in drei Bl cken mit einer Wiederholzeit von 20 ms gesendet e Zwei Botschaften sind gleich lang ca 1 34 ms und eine Botschaft ist k rzer ca 1 ms Diese geh rt offensichtlich zu dem T rsteuerger t Beifahrerseite Die Darstellung Differenz zeigt zus tzlich zu CANH und CANL auch deren Differenz ACAN CANH CANL die als Formel definiert ist Weitere Versuchvarianten und deren Auswertung finden Sie in der zugeh rigen Experimentierliteratur 566 1481 432 CASSY Lab m Kfz Untersuchung von CAN Datenbus Signalen E Beispiel laden Versuchsbeschreibung In diesem Beispiel soll eine CAN Botschaft grafisch aufgezeichnet und ausgewertet werden Anhand dieser Aufzeichnung k nnen die einzelnen Bestandteile des Protokolls bestimmt werden Dazu geh ren Start Bit Identifier inkl RTR L ngencode DLC Datenbl cke Pr fsumme CRC Best tigungsfeld ACK Endefeld EOF Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 CAN Bus Box 524 078 1 PC ab Windows 95 98 NT Zus tzlich wird eine der folgenden Ausstattungen ben tigt T 3 2 3 7 Kfz Beleuchtung mit CAN Bus T 3 2 7 5 Komfortsystem mit CAN Bus T 3 2 12 3 Vernetzte Kfz Systeme 1 Beleuchtung sowie T 3 2 12 5 Vernetzte Kf
248. e Skizze Millikan Ger t nach Gebrauchsanweisung zusammenbauen I einf llen und Schaltung gem Skizze aufbauen Dazu Stoppuhrausgang 1 mit Eingang E und Stoppuhrausgang 2 mit Eingang F der Ti mer Box verbinden Den Spannungsausgang des Betriebsger ts mit Eingang B des Sensor CASSYs verbinden Achtung Das Mikroskop erzeugt ein umgekehrtes Bild Alle Bewegungsrichtungen erscheinen deshalb umgekehrt Es wird im Folgenden aber die reale Bewegung beschrieben Zur besseren Demonstration der ltr pfchen ist die Aufnahme des Mikroskopbildes mit einer Video kamera z B VideoFlex von ken a vision empfehlenswert In diesem Fall kann die Kamera auch ber Kopf aufnehmen so dass die sichtbare Bewegungsrichtung wieder der realen Bewegungsrichtung entspricht m CASSY Lab 247 Versuchsdurchf hrung a Schwebemethode 21 Einstellungen laden e Okularmikrometer senkrecht stellen und durch Drehen des schwarzen Okularringes scharf stellen e Zun chst Schalter U und t nach unten stellen e Kondensatorspannung mit Schalter U einschalten und mit Drehpotentiometer so einstellen 400 600 V dass ein ausgew hltes ltr pfchen mit etwa 1 2 Skalenteilen Sekunde steigt also im Okular sinkt Danach die Spannung erniedrigen bis das ltr pfchen gerade schwebt e Kondensatorspannung mit Schalter U ausschalten e Sobald sich das ltr pfchen neben einem gew hlten Skalenstrich befindet Zeitmessung mit Schalter t starten e Sobald das
249. e bei reinen Chemikalien 0 02 mS cm nicht berschreiten Versuchsdurchf hrung e Kalibrierte Einstellungen verwenden oder laden e Messung mit F9 oder der Schaltfl che 5 starten e Ureasel sung zu der Harnstoffl sung ins Becherglas sch tten e Nach 2 bis 3 Minuten mit dem Spatel einige Kristalle Kupfersulfat zu der L sung geben Den Zeit punkt der Zugabe im Diagramm ber die Tastenkombination Alt S mit einer senkrechten Linie versehen e Abwarten bis die Leitf higkeitskurve wieder linear verl uft dann die Messung mit F9 oder der Schaltfl che 5 beenden Auswertung Zur Auswertung sind mehrere Diagramme vorbereitet 1 Im Diagramm spezif Leitf higkeit sind die Messwerte der Leitf higkeit gegen die Zeit aufgetragen Deutlich wird ein nahezu linearer Anstieg der Leitf higkeit vor der Zugabe des Kupfersulfats und ein ann hernd waagerechter Kurvenabschnitt nach vollst ndigem L sen des Kupfersulfats Dies zeigt die Wirkung des Schwermetalls als Enzymgift 2 Das Diagramm Harnstoffkonzentration zeigt den aus der spezifischen Leitf higkeit berechneten Konzentrationsverlauf des Harnstoffs Dies geschieht nach folgender Formel K Oai NH2CONH 100 mmol l K1 Ko Hier ist x1 die vor der Versuchsdurchf hrung gemessene Leitf higkeit der Ammoniumcarbonatl sung Leitf higkeit am Ende der Reaktion CA1 die zum Zeitpunkt t gemessene Leitf higkeit xo die Leitf higkeit der L sung zu Reaktionsbeginn und 100 mmol
250. e bestimmen Da die Geschwindigkeitskonstante temperatur abh ngig ist empfiehlt es sich den Versuch in einem temperierten Wasserbad durchzuf hren Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Chemie Box oder Leitf higkeits Adapter S 524 067 1 1 Leitf higkeitssensor 529 670 1 Magnetr hrer mit Heizplatte 666 839 1 KT4 Kontakt Stockthermometer 666 8401 1 R hrst bchen 50 mm 666 854 1 R hrst bchen 15 mm 666 850 1 Stativstange 500 mm 10 mm 301 27 3 Kreuzmuffen 666 543 2 Kleinklemmen 666 551 1 Universalklemme 666 555 1 Becherglas 100 ml hohe Form 664 137 1 Kristallisierschale 900 ml 664 177 1 Dosierspritze 2 ml 665 963 1 Kan le 40 mm 665 960 1 Vollpipette 25 ml 665 976 1 Pipettierball 666 003 1 Waage Aufl sung 0 01 g Ben tigte Chemikalien Essigs ureethylester z B 250 ml 671 9630 Natronlauge c 0 1 mol l z B 500 ml 673 8410 evtl Kalibrierl sung 12 88 mS cm 667 4640 Kalibrierung 21 Einstellungen laden e Die Zellkonstante des Leitf higkeitssensors zur Chemie Box ist mit 0 58 bereits in CASSY Lab voreingestellt Wird ein anderer Leitf higkeitssensor verwendet ist dessen Zellkonstante in den Einstellungen Leitf higkeit CA1 unter Korrigieren als Faktor einzutragen und die Schaltfl che Faktor korrigieren zu bet tigen e Zur genaueren Bestimmung der Zellkonstante k nnen Kalibrierl sungen verwendet werden Dazu werden Becherglas und Leitf higkeitssensor zun chst mit destillie
251. e mit der Maus so verschoben werden dass nach einer Parabelanpassung auch deren Scheitelpunkt sichtbar wird Anmerkung Die einzelnen Geschwindigkeitswerte v i werden als v i s i 1 s i 1 t i 1 t i 1 errechnet Dies ist die Durchschnittsgeschwindigkeit im Zeitintervall t i 1 t i 1 und in erster N herung die Momentangeschwindigkeit zum Zeitpunkt 1 t i 1 t i 1 also nicht zum Zeitpunkt t i Gleiches gilt f r die Beschleunigungswerte a i v i 1 v i 1 t i 2 t i 2 Dies wurde aber bei der v t und aft Darstellung bereits durch eine geeignet umgerechnete Zeitachse ber cksichtigt m CASSY Lab 109 Freier Fall mit g Leiter mit Modellbildung auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Versuchsbeschreibung W hrend eine Leiter durch eine Lichtschranke f llt werden die Zeitpunkte der Verdunkelungen der Lichtschranke durch die Sprossen der Leiter registriert Der bekannte Sprossenabstand zusammen mit der Zeitinformation liefert das s t Diagramm des Falls Als Erg nzung zum vorangegangenen Versuch wird hier die gemessene Bewegung mit der Bewegung verglichen die durch die Gleichung s a g beschrieben wird Ben tigte Ger te Satz Lastst cke 50 g optional 342 61 PC ab Windows 95 98 NT 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Timer Box oder Timer S 524 034 oder 524 074 1 g Leiter 529 034 1 Gabellichtschranke 337 46 1 Verbindungskabel 6 polig 501
252. e w Sollwert kann nicht nur manuell ver ndert werden sondern auch automatisch Dazu beispielsweise in den Einstellungen w als Formel 1 0 5 sin 360 t 20 eingeben Damit wird ein sinusf rmiger Widerstandsverlauf des LDR zwischen 0 5 KQ und 1 5 KQ mit einer Periodendauer von 20 s geregelt o Spannungsregelung CASSY Lab E Beispiel laden Versuchsbeschreibung I 231 Es wird die Spannungsregelung eines Generators unter einer ver nderlichen Last realisiert Dabei kommt ein Pl Regler zum Einsatz Ein Pl Regler ermittelt aus dem Messwert x UB2 Spannung des Generators und der F hrungsgr e w Sollwert des Generators die Regelabweichung w x Zusammen mit der Grundlast yo ergibt sich beim PI Regler die Stellgr e y yo KP w x K w x dt Der Proportionalbeiwert KP und Integrierbeiwert K k nnen als Parameter der Regelung so optimiert werden dass sich nach einer St rung z B zus tzliche Belastung Anderung der F hrungs gr e w oder der Grundlast yo m glichst rasch wieder eine Regelabweichung w x von etwa O V ein stellt Verwendet man nur einen P Regler K 0 stellt sich eine bleibende Regelabweichung w x ein die erst beim Einsatz eines I Anteils verschwindet Ben tigte Ger te Sensor CASSY Power CASSY CASSY Lab Rastersteckplatte DIN A4 DC Motoren und Tachogeneratoren Kippschalter einpolig
253. ebnis 1 hier z B Heizung eingeschaltet Ist die Temperatur T kleiner 27 C und war die Heizung vorher bereit eingeschaltet dann bleibt sie auch eingeschaltet Erst wenn die Temperatur ber 27 C steigt schaltet sich die Heizung aus und bleibt auch solange aus bis die Temperatur wieder unter 25 C sinkt 0 5 n 1 errechnet aus der Nummer der laufenden Messung z B ein Volumen In diesem Fall werden alle 0 5 ml ein Messwert aufgenommen und so aus n das Volumen berechnet F r die erste Tabellenzeile hatn den Wert 1 Beispiele f r die Erzeugung von Frequenzen ramp t 10 erzeugt eine Rampe mit einer Periodendauer von 10 Sekunden t ist die Messzeit in Sekunden und startet mit Start der Messung bei 0 Die Rampe startet mit 0 und endet mit 1 Werden andere Ampli tuden ben tigt so muss zus tzlich mit der gew nschten Amplitude multipliziert werden 32 CASSY Lab m saw t 5 erzeugt ein Dreieck mit einer Periodendauer von 5 Sekunden square t 5 erzeugt analog zum vorigen Beispiel ein Rechteck mit einer Periodendauer von 5 Sekunden Nach jeweils 2 5 Sekunden wird zwischen 0 und 1 und umgekehrt gewechselt 10 ramp t 10 lt 0 4 erzeugt wieder ein Rechteck Diesmal jedoch mit der Amplitude 10 und einem Tastverh ltnis von 40 40 der Zeit ist der Klammerausdruck 1 wahr und die restlichen 60 der Zeit ist er O falsch shift time 12 30 100 erzeugt eine einmalige Rampe ab der Uhrzeit 12 30 f r die Dauer von 100 Sek
254. ehe auch Anmerkung zur Gewichtskraft Die Energiebilanz ist also 1 2 D s1 1 2 D s22 W oder W 1 2 D s1 s2 1 2 D s1 s2 s1 s2 Fo s1 82 Daraus folgt f r die Differenz der Amplitudenbetr ge s1 s2 s1 s2 2F0 D F r eine gesamte Periode folgt dann die konstante Amplitudenabnahme As 4Fo D Auch die Anfangsamplitude so der Einh llenden ergibt sich aus den Konstanten der Modellbildung aus 1 2 m vo 1 2 D so F r kleine Reibungskr fte l sst sich die Funktionsgleichung der Einh llenden als f t so 4Fo D YT vol o 4Fo D V 2r 0 vol o 1 2 r Fo m vo t so 1 2 r K t mit ao sqr D m so vo l ao und k Fo m vo schreiben m CASSY Lab 129 Schwingungen eines Federpendels mit Schmiermittelreibung mit Modellbil dung auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Sicherheitshinweis Sicherheitshinweise aus der Gebrauchsanweisung des Laser Bewegungssensors S beachten Versuchsbeschreibung Als Erg nzung zum Versuch Schwingungen eines Federpendels wird der schwingende K rper einer zus tzlichen Reibungskraft F durch Schmiermittelreibung Reynolds Reibung ausgesetzt Diese Rei bungskraft ist dem Betrag nach proportional zur Wurzel der Geschwindigkeit aber immer gegen die Bewegung gerichtet Sie kann also als F Fo sqr v vo l sgn v geschrieben werden Anschaulich ist Fo der Betrag der Reibungskraft die bei der Anfangsgeschwindigkeit vo auf das System wirkt Als Mo dellgleichung
255. ei bekannter konstanter Spannung U die beiden Energieformen mit den Einheiten Wattsekunde Ws und Joule J quantitativ erfasst werden so dass ihre zahlenm ige Aquivalenz experimentell nachweisbar wird Eel Eth Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Temperatur Box 524 045 1 Temperaturf hler NiCr Ni 666 193 oder 1 NiCr Ni Adapter S 524 0673 1 Temperaturf hler NiCr Ni Type K 529 676 1 Spannungsquelle 0 12 V z B Kleinspannungs Stelltrafo S 521 35 1 Kalorimeter mit Anschlusskabel z B Kupferkalorimeter mit Heizung 388 02 Paar Anschlusskabel f r Kalorimeter 388 06 oder Aluminiumkalorimeter mit Heizung 388 03 Paar Anschlusskabel f r Kalorimeter 388 06 oder Gro es Aluminiumkalorimeter mit Heizung 388 04 Paar Anschlusskabel f r Kalorimeter 388 06 oder Ger t f r Elektrisches W rme quivalent 384 20 Dewargef 386 48 Becherglas n F Duran 250 ml 664 103 Messzylinder Kunststoff Fu 250 ml 665 755 Paar Kabel 50 cm rot und blau 501 45 Experimentierkabel 50 cm schwarz 501 28 1 Paar Kabel 50 cm rot und blau 501 45 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau mit Kalorimeter siehe Skizze e Kalorimeter mit der Bohrung nach oben aufstellen und Wasser in die ffnung einf llen e Dichtung in Bohrung einsetzen und mit Verschlussschraube festhalten e Temperaturf hler so weit wie m glich in die Kalorimeter ffnung einf hren und Verschlussschraube des Kalorimeters anziehen e CASSY zur S
256. eich betrieben werden ohne dabei Schaden zu nehmen Einstellungen laden Messung mit F9 starten F r warmen Motor bei einer Drehzahl von 2500 1 min und fast Volllast den Klopfsensor leicht auf einen Metallblock schlagen Bei klopfender Verbrennung verschiebt die Regelschaltung den Z ndzeitpunkt des klopfenden Zylinders nach sp t Anschlie end wird nach einem festgelegten Schema der Z ndzeitpunkt langsam wieder an seinen urspr nglichen Wert herangef hrt Hinweis Beachten Sie bitte auch die entsprechende Versuchsliteratur f r weitere Versuchsdurchf hrungen 428 CASSY Lab m Kfz Bordcomputer mit Radio g rt 1 p N i a tte HHE E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Bei der vorliegenden Anlage handelt es sich um das Multi Info Display MID aus dem Opel Omega B Modelljahr gt 1994 Das Info Display ist ein zentrales Informationssystem und enth lt folgende Einzel systeme Zeituhr Bordcomputer Check Control Radio Anzeigenteil Datum Anzeigenteil Das Info Display ist im Instrumentenzusammenbau integriert Es besitzt eine vierzeilige Anzeige Je nach Modus oder eingestellter Betriebsart werden die o a Informationen angezeigt Im vorliegenden Experiment soll die Kommunikation zwischen dem Radio und dem Display untersucht werden Diese beiden Komponenten kommunizieren ber den sogenannten l C Bus miteinander dessen Bu
257. eichung zweiter Ordnung ist sicher die Newtonsche Be wegungsgleichung F m a oder s F s v t m Die beiden Modellgr en sind in diesem Fall der Weg s und die Geschwindigkeit v und die erste Differenzialgleichung ist s v Die beschleunigende Kraft F aus der zweiten Differenzialgleichung s v F1 F2 F3 m h ngt vom speziellen Experiment ab und ist z B Fi m g f r Fallversuche Fi D s f r Federschwingungen Au erdem k nnen unterschiedliche Reibungsarten auftreten die zus tzliche Kr fte bewirken F2 c sgn v f r Coulomb Reibung z B Festk rperreibung F2 c sgn v v f r Stokes Reibung z B laminare Fluidreibung F2 c sgn v v f r Newton Reibung z B Luftwiderstand turbulente Fluidreibung 28 CASSY Lab m Bei erzwungenen Schwingungen Resonanz kommt dann noch die anregende Kraft hinzu z B F3 A sin 360 ft sin berechnet den Sinus im Gradma F3 A rsin ot rsin berechnet den Sinus im Bogenma Kombiniert man die verschiedenen Kr fte kommt man schnell zu einer ansehnlichen Anzahl von Ex perimenten die leicht im Rahmen einer Modellbildung untersucht werden k nnen Als weitere Beispiele bieten sich die Kondensatoraufladung und entladung Hochpass und Tiefpass an die alle mit einer Differenzialgleichung erster Ordnung Q U0 Q C R f r die Ladung Q des Konden sators beschrieben werden k nnen In den Versuchsbeispielen sind einige Modellbildungen enthalten e Freier Fall mit g Leiter mit Model
258. eien Wegl nge der Luftmolek le liegen Die vom Luftdruck p abh ngige korrigierte Formel f r die Rei bungskraft lautet F 6nnrv 1 b rp mit b 80 um hPa konstant Mit der Abk rzung A b p ergibt sich der korrigierte Radius r zu r ro A2 4 A 2 und die korrigierte Ladung q zu q q0 1 A r X1 5 Schwebemethode In dieser Variante des Experiments wird die Spannung U am Plattenkondensator so eingestellt dass ein ausgesuchtes Oltropfchen schwebt also die Steiggeschwindigkeit v2 0 ist Die Sinkgeschwindigkeit v1 wird nach Abschalten der Kondensatorspannung U gemessen Wegen v2 0 vereinfachen sich die oben angegebenen Formeln etwas Es l sst sich allerdings prinzipiell v2 0 nicht sehr genau einstellen Damit ergeben sich bei der Schwebemethode gr ere Messfehler und breitere Streuungen in der H ufigkeitsverteilung als dies bei der folgenden Methode der Fall ist Sink Steigmethode In der zweiten Variante werden beide Geschwindigkeiten v1 und v2 sowie die Spannung U gemessen Diese Methode l sst genauere Messwerte als bei der Schwebemethode zu weil die Geschwindigkeit v2 wirklich gemessen wird Ben tigte Ger te Sensor CASSY 524 010 CASSY Lab 524 200 Timer Box 524 034 Millikan Ger t 559 411 Millikan Betriebsger t 559 421 Experimentierkabel 50 cm rot 500 421 Paar Kabel 50 cm rot und blau 501 45 Paar Kabel 50 cm schwarz 501 451 PC ab Windows 95 98 NT u U a a a a a iA Versuchsaufbau sieh
259. eilung berechnen nur sinnvoll bei H ufigkeitsverteilungen Aus dem markierten Bereich des Histogramms wird die Gesamtanzahl n der Ereignisse der Mittelwert u und die Standardabweichung o berechnet in die Statuszeile eingetragen sowie die daraus errechnete Gau verteilung eingezeichnet y n o Sqrt 2r exp x u 202 Weitere Auswertungen Peakschwerpunkt berechnen Es wird der Schwerpunkt des markierten Peaks berechnet und in die Statuszeile eingetragen Durch Doppelklick auf die Schwerpunktslinie kann diese wieder aus dem Diagramm gel scht werden Weitere Auswertungen Formfaktor bestimmen nur sinnvoll bei periodischen Kurven F r den markierten Bereich t1 t2 eines periodischen Signals z B U t werden berechnet und in die Statuszeile eingetragen m CASSY Lab 21 Gleichrichtwert Mittelwert des Absolutbetrags bo Uses mean U H dt t2 4 t 1 e Eiffektivwert b URms f U t dt t h t e Formfaktor f URms UABS MEAN Dabei sollte immer ein ganze Zahl von Perioden markiert werden Weitere Auswertungen Welligkeit bestimmen nur sinnvoll bei periodischen Kurven F r den markierten Bereich t1 t2 eines periodischen Signals z B U t werden berechnet und in die Statuszeile eingetragen e Mittelwert Umean U t dt t2 h Effektivwert URms j U t dt t2 4 Welligkeit r Uns UMean UMEAn Dabei sollte immer ein ganze Zahl von Perioden markiert werden
260. ein tragen oder mit Drag amp Drop ziehen Dort auch die Dichte p des verwendeten Gases angeben Gas Dichte p Adiabatenexponent x Cp CV Kohlendioxid 1 98 kg m8 1 29 Stickstoff Luft 1 25 kg m8 1 40 Neon 0 90 kg m 1 64 Helium 0 18 kg m 1 63 Auswertung In der vorbereiteten Darstellung Auswertung wird der Zusammenhang zwischen c und 1 p dargestellt Dort kann man z B durch Angabe der Formel 101300 1 4 x in der freien Anpassung die Gerade ein zeichnen die bei normalem Luftdruck p 1013 hPa dem mittleren Adiabatenexponenten x 1 4 ent spricht Abweichungen der Messwerte von dieser Gerade sind insbesondere beim extrem leicht fl chtigen Helium normal weil dann die tats chliche Dichte des Gases h her ist Die gro en Unterschiede in den Schallgeschwindigkeiten von Gasen sind im Wesentlichen durch die unterschiedlichen Dichten p der Gase begr ndet da die Unterschiede in den Adiabatenexponenten Cp Cv vergleichsweise gering sind m CASSY Lab 151 Schallgeschwindigkeit in Festk rpern E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Es werden die Schallgeschwindigkeiten in Aluminium Kupfer Messing und Stahlst ben bestimmt Zur Messung wird die Mehrfachreflexion eines kurzen Schallimpulses an den Stabenden ausgenutzt Der Impuls wird durch Anticken des oberen Stabendes mit einem kleinen Hammer erzeugt und l uft zun chst nach unten An beiden Stabenden wird er nacheinander mehrfach reflektiert wobei die an einem Stabende ankommen
261. ein Teil der Feder schwingt ist die schwingende Masse gr er als die Masse des Pendelk rpers 136 CASSY Lab m Aus der Reibungskonstanten Fo kann der Widerstandsbeiwert cw Wert f r den zylinderf rmigen Pendelk rper abgesch tzt werden Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Laser Bewegungssensor S 524 073 1 Stativstab mit Gewinde 309 00 335 1 Paar Schraubenfedern 352 15 1 Teller f r Schlitzgewichte 500 g 315 452 1 Becher 3000 ml 664 134 1 Stativstange 1m 300 44 1 Stativstange 25 cm 300 41 2 Leybold Muffen 301 01 1 Gro er Stativfu V f rmig 300 01 1 PC ab Windows 95 98 NT Alternativen Statt des Laser Bewegungssensors S kann auch der Kraftsensor S 50 N 524 042 zur Wegmessung verwendet werden Aus der gemessenen Kraft FA1 und der Federkonstanten D kann dann durch eine Formel die Auslenkung sA1 FA1 D berechnet werden F r die Untersuchung der Luftreibung die Luftreibung durch einen Bogen Pappe auf dem Pendelk rper herbeif hren Versuchsaufbau siehe Skizze Das Federpendel mit der gro en Feder 3 5 mm aufbauen Zur Wegmessung an der untersten Federwindung ein St ck retroreflektierende Folie so anbringen dass der Laserspot des Bewegungs sensors w hrend der gesamten Schwingung auf die Folie trifft wenn notwendig Folie au erhalb der Feder anbringen Die spezielle Feder erm glicht durch die Umkehrung ihres Schraubensinns in der Mitte eine freie stabile Auf und Abw rtssc
262. eit eintaucht und von allen W nden 1 cm Abstand hat e Ggf in den Einstellungen Leitf higkeit Ca1 den Messbereich ndern Es sollte stets ein m glichst niedriger Messbereich ausgew hlt werden e Nachdem sich ein stabiler Wert eingependelt hat Messwert mit der Taste F9 oder der Schaltfl che 5 aufnehmen e Die zum Messwert geh rende Konzentration und den Stoff im Diagramm eintragen Dazu bet tigt man Alt T gibt Stoff und Konzentrationswert ber die Tastatur ein und positioniert mit der Maus den Text an der gew nschten Stelle im Diagramm e Zur einfacheren Auswertung vor Beginn der Leitf higkeitsmessung mit einem neuen Stoff in den Messparametern neue Messreihe anh ngen ausw hlen e Vor Messung der Leitf higkeit mit einem neuen Stoff Becherglas und Leitf higkeitssensor gut mit destilliertem Wasser sp len Auswertung Die Messwerte sind ber die Gro darstellung des Anzeigeinstruments auch f r weiter entfernte Per sonen gut ablesbar Die Werte werden automatisch als Balken in die Diagramme eingetragen so dass ein anschaulicher Vergleich der verschiedenen Leitf higkeiten m glich wird Dazu ist das Diagramm spezif Leitf higkeit als Gesamt berblick vorbereitet zum direkten Vergleich zweier Stoffe stehen die weiteren Darstellungen zur Verf gung Zur deutlicheren Abtrennung der ver schiedenen Substanzen voneinander k nnen im Diagramm mit Alt S senkrechte Linien zwischen den Messreihen eingef gt werden Es wird klar
263. eiters auf der Optischen Bank befestigen Fotoelement in ca 1 90 m vom Laser entfernt mit Hilfe des Verschiebereiters und des Halters f r Steckelement aufstellen Das Fotoelement sollte in der Mitte des Verschiebereiters stehen Foto element mit zwei dunklen Papierstreifen so abkleben dass ein kleiner Eintrittsspalt mit der Breite von ca 1 mm entsteht Laser auf das Fotoelement ausrichten und einschalten Die H he des Lasers so justieren dass der Laserstrahl die Mitte der Fotozelle trifft Kugellinse der Brennweite f 5 mm in ca 1 cm Abstand vor den Laser stellen Der Laserstrahl soll das Fotoelement gut ausleuchten Sammellinse der Brennweite f 50 mm in ca 55 mm Abstand vor der Kugellinse positionieren und auf der Optischen Bank in Richtung Kugellinse verschieben bis der Laserstrahl auf dem Fotoelement scharf abgebildet wird Sammellinse auf der Optischen Bank dann noch ein wenig in Richtung der Kugellinse verschieben bis sich der Durchmesser des Laserstrahls auf der Fotozelle auf ca 6 mm aufweitet Der Laserstrahl sollte dann entlang der optischen Achse ein kreisrundes Profil von konstantem Durchmesser auf weisen Halter mit Federklemmen mit eingespannter Blende auf die Optische Bank stellen und so ver schieben bis der Abstand L zwischen Fotoelement und Spaltblende 1 50 m betr gt Tischklemme mit Wegaufnehmer entsprechend Skizze am Tisch befestigen Die Messung des Verschiebungsweges sA1 senkrecht zur optischen Achse geschieht
264. eitig m glich Kurven formen und Effektivwerte darzustellen Tipp Anstelle von festen Zahlenwerten lassen sich auch bereits definierte Kan le f r Frequenz Amplitude Offset und Tastverh ltnis angeben So l sst sich z B die Frequenz einer Sinusschwingung oder die ausgegebene Spannung flexibel steuern z B durch Formelvorgabe bei Resonanzkurvenaufnahmen oder Regelungen Allerdings kann die Initialisierung der Ausgabe einer neuen Frequenz oder Ampli tude Offset Tastverh ltnis im Power CASSY ein paar 100 ms dauern Die Parameter k nnen daher nur schrittweise und nicht kontinuierlich erh ht werden 2 Siehe auch 46 CASSY Lab m Profi CASSY Einf hrung Profi CASSY ist ein intelligentes Interface f r alle Bereiche der Elektrotechnik zum Anschluss an den USB Port eines Computers ab Windows 98 2000 galvanisch getrennt vom Computer mit Sensor CASSY oder Power CASSY kaskadierbar dadurch Vervielfachung der Ein und Aus g nge mikrocontrollergesteuert mit CASSY Betriebssystem jederzeit bequem ber Software f r Leis tungserweiterungen aktualisierbar variabel aufstellbar als Tisch Pult oder Demoger t auch im CPS TPS Experimentierrahmen Spannungsversorgung 12 V nur Wechselspannung ber Hohlstecker Developer Information f r eigene Softwareentwicklung im Internet verf gbar Sicherheitshinweise z Transport mehrerer kaskadierter CASSY Module nur im Experimentierrahmen oder einzeln die mechanische
265. eitssensor 529 670 1 pH Elektrode mit BNC Stecker 667 4172 1 Motorkolbenb rette 665 825 1 Verbindungskabel zur Motorkolbenb rette 665 8251 1 Becherglas 250 ml niedrige Form 664 103 2 Messkolben 100 ml 665 793 1 Vollpipette 5 ml 665 974 1 Pipettierball 666 003 1 Bunsenstativ 450 mm 666 502 1 Kreuzmuffe 666 543 1 Kleinklemme 666 551 1 Spatel 666 962 1 Uhrglas z B 80 mm 664 154 1 Pulvertrichter z B 60 mm 602 681 1 Waage mindestens bis 100 g Aufl sung 0 01 g PC ab Windows 95 98 NT 330 CASSY Lab m Ben tigte Chemikalien dest Wasser Ammoniakl sung verd nnt z B 500 ml 670 3650 NaH2PO4 2 H2O z B 50g9 6736000 Pufferl sung pH 4 00 z B 250 ml 674 4640 Pufferl sung pH 7 00 z B 250 ml 674 4670 Herstellung der L sungen Auf einem Uhrglas auf der Waage werden genau 1 56 g Natriumdihydrogenphosphat 0 01 mol ein gewogen mit destilliertem Wasser ber einen Trichter in einen 100 ml Messkolben gesp lt und auf 100 ml aufgef llt Mit der Messpipette werden 5 ml Ammoniak in den anderen Messkolben gegeben und bis zur Markierung mit destilliertem Wasser aufgef llt So ergeben sich jeweils 0 1 molare L sungen der beiden Stoffe Versuchsaufbau siehe Skizze Die Chemie Box mit Leitf higkeitssensor und pH Elektrode wird in den Eingang A des am PC ange schlossenen Sensor CASSY eingesteckt Die Motorkolbenb rette wird mit der hergestellten NaH2PO4 L sung gesp lt und bef llt Gebrauchs anweisung be
266. em wird angenommen dass die streuenden Elektronen frei sind was f r die u eren Elektronenschalen der Atome bei Energien im Bereich der R ntgen strahlen eine gute N herung ist Somit trifft bei einem Streuprozess ein Photon der Frequenz v1 also mit der Energie E1 h v1 auf ein ruhendes freies Elektron der Ruhemasse mo Das Photon wird dabei um den Winkel gestreut Compton berechnete nun unter der Voraussetzung von Energie und Impulserhaltung die Energie E2 der gestreuten Strahlung zu E2 E1 1 E1 mo c 1 cos Im Versuch werden die Untersuchungen von Compton an einem Streuk rper aus Plexiglas wiederholt und ihre Ergebnisse mit der obigen Gleichung verglichen Zur Spektrumaufnahme wird der R ntgen energiedetektor eingesetzt Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 VKA Box 524 058 1 R ntgenger t mit R ntgenr hre Mo 554 811 1 Comptonzusatz Xray II 554 837 1 R ntgenenergiedetektor 559 938 1 HF Kabel 1 m 501 02 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze e Zr Filter aus Lieferumfang des R ntgenger ts auf die Strahleintrittsseite des Kreiskollimators aus dem Lieferumfang des Comptonzusatzes Xray II stecken e Kreiskollimator in der Kollimatoraufnahme des R ntgenger tes montieren e Anschlusskabel des Tischnetzger tes durch den Leerkanal des R ntgenger tes f hren und an die Mini DINBuchse des R ntgenenergiedetektors anschlie en e Sensorhalter mit montiertem R n
267. en 2 Aus CA1 wird die Konzentration der Hydroxidionen nach folgender Formel berechnet on CA 01 mali Ko K4 In dieser Gleichung ist xO die Leitf higkeit vor Zugabe des Esters x1 die Leitf higkeit am Ende der Reaktion und 0 1 mol l die Konzentration der Natronlauge zu Beginn der Reaktion Zur korrekten Be rechnung der Hydroxidionenkonzentration m ssen f r jede Messreihe in den Einstellungen x1 und xo im Feld Formel die jeweiligen Messwerte an Stelle der Vorgaben eingetragen werden Der daraus be rechnete Konzentrationsverlauf der Hydroxidionen ist im Diagramm Hydroxidkonzentration abgebil det 3 Dann werden die Messreihen zu einer Datei zusammengef gt indem zus tzlich zur gerade ge ff neten Messung die anderen aufgenommenen Messreihen mit F3 geladen werden und die Anfrage ob die neue Messreihe zus tzlich zur vorhandenen Messreihe geladen werden soll mit Ja best tigt wird 4 Zur genauen Bestimmung der jeweiligen Reaktionstemperatur bet tigt man im Diagramm spezif Leitf higkeit die rechte Maustaste w hlt Mittelwert einzeichnen und erh lt durch Markierung einer der Temperaturkurven zwischen Anfang und Ende der Reaktion die Durchschnittstemperatur m bei der die jeweilige Messung abgelaufen ist Der Mittelwert wird eingezeichnet und kann links unten in der Statuszeile abgelesen werden Mit Alt T kann man den zugeh rigen Zahlenwert ins Diagramm ber tragen 5 Die Geschwindigkeitskonstanten k bei den verschiedenen
268. en Messung in Abst nden von 5 cm wiederholen Beim Zur ckschieben des Messwagens zum Nullpunkt wird beim Unterbrechen der Lichtschranke 1 die Zeitmessung ausgel st Um diese wieder zu stoppen muss die Lichtschranke 2 danach ebenfalls un terbrochen werden Einfacher ist es jedoch den Messwagen von der Schiene zu nehmen und vor der Lichtschranke 1 wieder aufzusetzen m CASSY Lab 71 Auswertung e Durch die Messpunkte im s t Diagramm eine Ursprungsgerade legen Welcher Zusammenhang zwischen s und At1 kann abgeleitet werden e Den Anstieg A der Geraden ablesen e Den Mittelwert vm der Messpunkte im v t Diagramm bestimmen e Den Anstieg A der Geraden im s t Diagramm mit dem Mittelwert vm der Geschwindigkeit verglei chen e Welche Bewegungsgleichung kann f r die gleichf rmige Bewegung abgeleitet werden 72 CASSY Lab m Gleichm ig beschleunigte Bewegung zwischen Haltemagnet und Licht schranke Aufgabe Den Zusammenhang zwischen Weg s und Zeit t sowie Durchschnittsgeschwindigkeit vm und Zeit t bei der gleichm ig beschleunigten Bewegung eines Fahrbahnwagens zwischen Haltemagnet und Licht schranke untersuchen Ben tigte Ger te 1 Pocket CASSY 524 006 1 CASSY Lab 524 200 1 Timer S 524 074 1 Pr zisions Metallschiene 1 m 460 81 1 Messwagen 1 337 00 1 Satz Antriebsmassen 337 04 1 Angelschnur 309 48 1 Einzel Umlenkrolle 337 14 1 Haltemagnet f r Fahrbahn 683 41 1 Haltemagnetadapter mit Ausl ser 336 25 1 Z
269. en Messung mit F9 starten wartet dann auf Triggersignal Schwingkreis mit Taster schlie en erzeugt Triggersignal m CASSY Lab 201 Auswertung Die Frequenz f der Schwingung l sst sich am leichtesten im Frequenzspektrum ermitteln Darstellung anklicken und Peakschwerpunkt berechnen Die Anfangsamplitude und die Zeitkonstante der D mp fung ergibt sich aus den Parametern A und B der Anpassung einer Einh llenden Mit diesen Parametern l sst sich eindrucksvoll bereinstimmung von U t mit y t A exp VB sin f t 360 zeigen Dazu m ssen die Parameter A B und f in den Einstellungen der Formel y ge ndert und die Darstellung Anpassung gew hlt werden Beispiel Das Versuchsbeispiel liefert aus der U t Einh llenden die Anfangsamplitude A 6 64 V und die Zeit konstante B 1 77 ms Die Schwingungsfrequenz wird zu 1235 Hz ermittelt Die Funktion der Schwingung lautet daher y t 6 64 exp V 0 00177 sin 1235 t 360 und ist als Funktion der Anpassung an U t eingegeben F r I t gelten die gleiche Zeitkonstante und Frequenz aber eine andere Anfangsamplitude und Phasenlage Aus den ermittelten Parametern lassen sich auch R ckschl sse auf die Parameter R L und C des Schwingkreises schlie en da im ged mpften Schwingkreis gilt U t UO exp t sin ot mit 1 amp 00 8 2 0 1 LC und 3 R 2L 1 B der Einh llenden Die ermittelten Werte eingesetzt liefert dann 2nf 7760 s 565
270. en Danach wird die Anpassung durchgef hrt und die beste gefundene Approximation der Formel an die Messwerte dargestellt Polardarstellung w hlen dazu mit rechter Maustaste im Diagramm Achsenbelegung ndern und unter der x Achse die Schaltfl che Polar wieder einschalten Beispiele Hinweis Die in den folgenden Beispielen angegebenen Formeln k nnen einfach mit dem Cursor mar kiert und in das Eingabefeld kopiert werden 1 Technische Dipole code sin DE le l A x Ao Ao cos Die Formel beschreibt die Abh ngigkeit des Richtdiagramms vom Polarwinkel bei einer Dipolantenne mit angenommener sinusf rmiger Stromverteilung auf den Antennenleitern Nicht ber cksichtigt werden Verzerrungen durch Stromverdr ngung infolge eines geringen Schlankheitsgrades endliche Dicke der Antennenleiter v0 lel A0 Polarwinkel Winkelversatz elektrische L nge des Dipols ohne Ber cksichtigung der Verk rzung Wellenl nge im freien Raum Kopierformel A abs cos 180 B 32 sin x D cos 180 B 32 cos x D x 32 Polarwinkel Wellenl nge im freien Raum in mm do 32 mm f r 9 40 GHz Das Programm optimiert aus den Messwerten A B D Amplitudenanpassung elektrische L nge lel Winkelversatz o Abweichung der Antenne von der Bezugsrichtung Startwerte f r die Parameter A B und D Antenne A B mm D Grad 2 Dipol 1 16 0 Dipol 1 32 0 34 2 Dipol 1 48 0 2X Dipol 1 64 0 4 Dipol 1 128 0 448 CAS
271. en direkt aneinander stecken Die Analogeing nge des Sensor CASSYs werden folgenderma en belegt e Sensoreingang A1 ber Experimentierkabel mit Spannungsausgang des CPS Elektronischen Wegaufnehmers verbinden e Sensoreingang B1 ber Temperatur Box mit dem NiCr Ni Temperaturf hler verbinden e Sensoreingang A2 ber Experimentierkabel mit dem Spannungsausgang des CPS P U Wandlers verbinden Versuchsdurchf hrung a Gesetz von Boyle Mariotte T konst p 1 V 21 Einstellungen laden e Dreiwegehahn ffnen e Stempel des Kolbens bis zur 100 ml Marke herausziehen und Umlenkrolle bis kurz vor Linksan schlag drehen e Volumen V 725ml kontrollieren ggf mit Justierschraube des CPS Elektronischen Weg aufnehmers einstellen e Hahn so schlie en dass nur eine Verbindung vom Kolben zur Flasche besteht weitere Luft also von au en nicht eindringen kann e Erste Messwerte mit F9 aufnehmen e Stempel vorsichtig in 10 ml Intervallen hineinpressen und warten bis sich die vorher gemessene Temperatur Au entemperatur wieder eingestellt hat e Weitere Messwerte jeweils mit F9 aufnehmen b Gesetz von Amontons V konst p T 21 Einstellungen laden Dreiwegehahn ffnen zur Bel ftung der Woolfschen Flasche Hahn so schlie en dass keine Verbindung zur Flasche besteht Heizplatte und Magnetr hrer einschalten Automatische Messung mit F9 starten 378 CASSY Lab m Bevor das Wasser im Becherglas zu sieden beginnt Heizp
272. en Essigs ure folgenden Ablauf einhalten Mit 30 40 ml der L sung Elektrode und 100 ml Becherglas gut sp len Diese L sung in einen Sammelbeh lter sch tten Restliche L sung ca 60 ml in das 100 ml Becherglas f llen Leitf higkeits Sensor mit der Klemme so am Stativ fixieren dass er 2 cm tief in die Fl ssigkeit ein taucht und von allen W nden 1 cm Abstand hat amp e Messwert mit der Taste F9 oder der Schaltfl che 5 aufnehmen nachdem sich ein stabiler Wert eingependelt hat e ber die Tastatur die zum Messwert geh rende Konzentration nach einem Mausklick an die ent sprechende Stelle in der Tabelle eintragen e L sung in den Sammelbeh lter sch tten Auswertung Die ermittelten Werte f r CA1 geben die spezifische Leitf higkeit der L sung an Diese ist keine stoff spezifische Gr e sondern konzentrations und temperaturabh ngig Die in CASSY Lab integrierte Temperaturkompensation bezieht die Daten automatisch auf die Standard Temperatur von 25 C Zur Auswertung der Daten in CASSY Lab sind mehrere Diagramme vorbereitet 1 2 In den ersten beiden Diagrammen ist die spezifische Leitf higkeit CA1 gegen die molare Kon zentration bzw gegen den Volumenanteil der Essigs ure aufgetragen 3 Das dritte Diagramm gibt die quivalent Leitf higkeit Aeq in Abh ngigkeit von der Konzentration wieder 4 W re Essigs ure ein starker Elektrolyt so erg be die Auftragung der quivalent Leitf higkeit gegen die Wurze
273. en Faktor eintragen und Faktor korrigieren bet tigen Die kalibrierten Einstel lungen sollten mit F2 unter einem anderen Namen abgespeichert werden damit die Kalibrierung wieder verwendet werden kann Diese ist nur f r den jeweils korrigierten Sensor g ltig Versuchsdurchf hrung e Kalibrierte Einstellungen verwenden oder laden e Betreffende UV Lampe einschalten und ca 5 Minuten warten bis sich im Anzeigefenster f r die Beleuchtungsst rke EA1 ein stabiler Endwert eingestellt hat Eventuell muss unter Einstellungen Beleuchtungsst rke EA1 ein anderer Messbereich ausgew hlt werden wenn der voreingestellte Bereich berschritten wird amp e Ersten Messwert ohne Absorber mit der Taste F9 oder der Schaltfl che 5 aufnehmen e Nacheinander in die Halteschiene zwischen UV Lampe und Sensor die folgenden Absorber ein stecken Quarzglas Fensterglas Plexiglas PVC Quarzglas mit einem d nnen Film aus Sonnenschutzfilter Parsol eventuell Quarzglas mit einem d nnen Film aus Speise l Brillenglas und jeweils einen weiteren Messwert aufnehmen Auswertung Die Werte werden zwei Diagrammen zugeordnet Im Balkendiagramm Beleuchtungsst rke werden die absoluten Messwerte aufgetragen Uber Alt T kann dem jeweiligen Balken als Erl uterung ein Text zugeordnet werden Das zweite Diagramm Transmission gibt die Durchl ssigkeit des verwendeten Materials f r die un tersuchte Strahlung in Prozent an Die spezifische Filte
274. en Lichtschranken ablesen und in Tabelle eintragen dazu Tabellenzelle mit der Maus anklicken Messung f r andere Wege s wiederholen dazu Wagen wieder auf die gleiche Geschwindigkeit beschleunigen durch beide Lichtschranken fahren lassen und Messwert mit F9 abspeichern Auswertung Das s t Diagramm einer gleichf rmigen Bewegung ist eine Gerade Die Steigung der Geraden ent spricht der Geschwindigkeit v und l sst sich z B aus einer Geradenanpassung ermitteln In der Dar stellung Durchschnittsgeschwindigkeit mit der Maus anklicken lassen sich die jeweiligen Quo tienten vm s t auch direkt ablesen 94 CASSY Lab m Beschleunigte Bewegungen zwischen Haltemagnet und Lichtschranke E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Es werden die Zeiten t gemessen die ein gleichm ig beschleunigter Fahrbahnwagen braucht um verschiedene Wege s zwischen einem Haltemagneten und einer Lichtschranke zur ckzulegen Dabei wird der Weg s auf einem Ma stab unmittelbar an der Fahrbahn abgelesen und das s t Diagramm der Bewegung gezeichnet Zus tzlich k nnen die Durchschnittsgeschwindigkeiten vm s t berechnet und in einem vm t Diagramm dargestellt werden Au erdem werden die Dunkelzeiten At der Lichtschranke ermittelt die entstehen weil die Lichtschranke durch eine Fahne der Breite As unterbrochen wird Daraus k nnen dann in guter N herung die Mo mentangeschwindigkeiten v As At am Ort der Lichtschranke ermittelt und in einem v t
275. en die einzelnen Messreihen auch erst nacheinander aufgenommen und einzeln ab gespeichert werden Beim Laden mehrerer vergleichbarer Messreihen mit gleichen Messgr en k nnen Messreihen auch nachtr glich noch angeh ngt werden 14 CASSY Lab m Messwerte ndern und l schen Parametereingabe Alle Messwerte au er Zeit und Formeln k nnen in der Tabelle editiert werden Dazu wird die Mess wertzelle angeklickt und mit der Tastatur der Zahlenwert editiert Das ist auch die einzige M glichkeit einen Parameter in die Tabelle einzugeben Zum L schen von Messwerten gibt es mehrere M glichkeiten Im Kontextmen rechte Maustaste der Tabelle k nnen die jeweils letzten Tabellenzeilen oder ganze angeh ngte Messreihen gel scht werden Im Kontextmen rechte Maustaste des Diagramms k nnen ganze Bereiche von Messwerten gel scht werden m CASSY Lab 15 Messung VKA Box E Startet und stoppt eine neue Messung W hrend oder nach einer Messung ffnet die rechte Maustaste in der Tabelle das Tabellendarstellungsmen und im Diagramm das Auswertungsmen l Gibt die M glichkeit zur nderung der Einstellungen und der Messparameter bei doppelter Bet ti gung durch welche die Messung selbst gesteuert wird PINS Spektrum Box Al Anzahl Kan le Verst rkung Box 41 Einkanal Messung Neues Spektrum a ga 2 Koinzidenz Messung Hochspannung 1024 x1 x 20 J akustisches Signal 770 v HERE r J wiederholende Me
276. en einer Messung mit F9 berpr ft werden e W hrend dessen die leere Dosierspritze mit Kan le auf die Waage legen die Waage auf 0 stellen und genau 1 32 g Essigs ureethylester 0 015 mol in die Spritze einwiegen e Ist die Temperatur durch eine Messung berpr ft worden diese Messreihe nach Erreichen der konstanten Reaktionstemperatur mit F9 beenden und mit F4 l schen e Neue Messung mit F9 oder durch Anklicken von starten e Durch kr ftiges Einspritzen des Essigs ureethylesters in die Natronlauge f r gute Verteilung sorgen Den Zeitpunkt der Zugabe durch die Tastenkombination Alt S im Diagramm mit einer senkrechten Linie markieren e Je nach Reaktionstemperatur ca 7 bis 15 Minuten lang die Messung laufen lassen bis sich ein konstanter Leitf higkeitswert eingestellt hat e Messung mit F9 oder durch Anklicken von EB oopen und mit F2 unter Angabe der Reaktions temperatur speichern e Abgespeicherte Messreihe mit F4 f r die Aufnahme der n chsten Messreihe l schen e Kontaktthermometer auf die neue Reaktionstemperatur einstellen Reaktionsgemisch in einen Vorratsbeh lter geben und das Becherglas sp len e Den Versuchsablauf bei der n chsten Temperatur wiederholen e Mindestens drei Messreihen bei verschiedenen Reaktionstemperaturen aufzeichnen und speichern Auswertung 1 Im Diagramm spezif Leitf higkeit sind die Messwerte f r die spezifische Leitf higkeit CA1 und die Temperatur A1 gegen die Reaktionsdauer aufgetrag
277. en und die Aufnahme der Quantisierungskennlinie wiederholen Klar erkennbar sind die aus den 5 Bit resultierenden 32 Stufen mit gleicher H he Nichtlineare Quantisierung Die MODE Taster von PCM Modulator und PCM Demodulator jeweils einmal dr cken Jetzt ar beiten beide Ger te im Modus nichtlineare Quantisierung angezeigt durch je eine LED in den 13 Segment Kennlinien Danach die Kennlinienaufnahme wiederholen Kompressor Expanderkennlinie Zur Aufnahme der Kompressor Expanderkennlinie wird nur eines der beiden Ger te im nichtlinearen Modus betrieben w hrend das jeweils andere Ger t linear arbeitet 436 Physikalische Grundlagen der Gunn Oszillators CASSY Lab m Mikrowellentechnik Kennlinien des E Beispiel laden Kennlinien mit zwei Sensor CASS s 21 Beispiel laden Strom Spannung E Beispiel laden Strom Spannung Mikrowellenleistung Versuchsbeschreibung Gunn Oszillatoren bestehen aus einem Hohlraumresonator abgeschlossener metallischer Hohlraum und einem Gunn Element Die Strom Spannungs Kennlinie IG f UG des Gunn Elements enth lt einen Bereich mit negativer Steigung Nur in diesem Kennlinienbereich wirkt das Gunn Element entd mpfend und kann die Verluste im Resonator so ausgleichen dass eine dauerhafte Oszillation und damit nutz bare Mikrowellenleistung entsteht In diesem Versuch werden der Gunn Strom IG und die Mikrowel lenleistung PM als Funktion der DC Spannung UG des Gunn Elements dargestellt Be
278. en und diese im Wasserbad zum Schmelzen bringen Das 13 mm Rohr mit Hilfe der Universalmuffe so ber das 10 mm Rohr schieben dass es tele skopartig bewegbar ist An das 13 mm Rohr das Reagenzglas mit der Palmitins ure und den NTC Temperaturf hler so einspannen dass sich der F hler ca 1 cm ber dem Boden und in der Mitte des Reagenzglases befindet nicht an der Wandung Den Temperaturf hler mit dem Eingang T1 der Temperatur Box verbinden Die Box auf den Ein gang A des Sensor CASSYs stecken Die Probe auf mindestens 40 C abk hlen Dazu das zweite Becherglas mit kaltem Wasser ver wenden Versuchsdurchf hrung E Einstellungen laden Chemie Box oder NiCr Ni Adapter S 21 Einstellungen laden Temperatur Box Hinweis zum Kalibrieren Falls erforderlich kann der angeschlossene Temperaturf hler kalibriert werden Dazu in den Ein stellungen BA11 rechte Maustaste nach Korrigieren die beiden Sollwerte O C und 100 C ein 312 CASSY Lab m geben und Offset korrigieren Temperaturf hler dabei in Eis Wassergemisch sowie Faktor kor rigieren Temperaturf hler dabei in kochendem Wasser anklicken e Mit Hilfe des teleskopartigen Stativs das Reagenzglas mit der erstarrten Palmitins ure und dem eingeschmolzenen Temperaturf hler in das ca 80 C hei e Wasserbad setzen e Im Programm durch Anklicken der Uhr auf der Symbolleiste oder Dr cken von F9 die Messwert aufnahme starten e Wenn die Temperatur oberhalb von etwa 60 C
279. en unter 240 nm auf Sauerstoff ein so l st dies die Bildung von Ozon aus Reaktionen 1 und 2 denn die so gebildeten Sauerstoff Radikale reagieren mit einem wei teren Sauerstoff Molek l unter Abgabe kinetischer Energie an einen inerten dritten Reaktionspartner M z B ein Stickstoff Molek l zu Ozon Da die im UV IR VIS Experimentierkit verwendete Quecksilber dampflampe UV C Strahlung von 254 nm Wellenl nge erzeugt und somit nicht in der Lage ist Sauer stoffmolek le zu spalten wird Reaktion 1 im Versuch durch Hochspannung von 10 kV ausgel st Auch der Abbau von Ozon l uft mit Hilfe von UV Licht ab F r die Spaltung Reaktion 3 gen gt jedoch bereits Strahlung unter 310 nm Wellenl nge Diese UV Abh ngigkeit der Ozon Bildung und des O zon Abbaus bewirkt die vollst ndige Absorption der UV C Strahlung 220 280 nm Ausl sung der Reaktionen 1 und 3 und die partielle Absorption der UV B Strahlung 280 320 nm Ausl sung der Reaktion 3 durch die Ozon Schicht in der Stratosph re Der Abbau von Ozon durch FCKW wird ebenfalls durch UV C Strahlung ausgel st 5 Rg CCI R3 C CI 6 Cl O3 gt 05 CIO 7 CIO 0 gt O I Das in der Reaktion 5 durch Absorption von UV C Strahlung entstandene Chlor Radikal wird in st n diger Wiederholung der Reaktionen 6 und 7 immer wieder freigesetzt Dabei stammt das Sauer stoff Radikal in Reaktion 7 aus dem nat rlichen Ozonabbau Reaktion 3 bzw der nat rlichen Sauer stoffspaltung Reaktion 1
280. en wirken tzend Schutzbrille handschuhe und Schutzkleidung anziehen Versuchsbeschreibung Eine bedeutende Vereinfachung des Versuchsablaufs einer Titration stellt die Verwendung einer Lichtschranke als Tropfenz hler dar Aus der Anzahl der Tropfen berechnet CASSY Lab automatisch das Zugabevolumen Da auch die Messung des pH Werts und die Auftragung in das pH V Diagramm automatisch erfolgen ist f r die Auswertung nur noch das Ablesen des genauen Gesamtvolumens des zugegebenen Titriermittels notwendig Das Vorgehen bei Verwendung eines Tropfenz hlers wird hier am Beispiel der Titration von Phos phors ure mit Kalilauge dargestellt Phosphors ure bildet in w ssriger L sung folgende Gleichgewichte 1 HPO4 40 HaPO3 H30 PKa1 2 1 2 HPOZ 4 50 gt HPOF H30 PKa2 17 1 3 HPO2 H50 POJ H30 pKa3 12 3 m CASSY Lab 333 Da die pKa Werte um 5 differieren k nnen die drei Gleichgewichte als voneinander unabh ngig be trachtet werden Bei der Titration mit Kalilauge lassen sich die ersten beiden Protolysestufen der Phosphors ure er mitteln Da KOH allerdings keine wesentlich st rkere Base als das Phosphat lon ist liegt das Gleich gewicht 3 nicht weit genug auf der rechten Seite um auch den dritten Aquivalenzpunkt bestimmen zu k nnen Ben tigte Ger te mit Chemie Box oder pH Adapter S 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Chemie Box oder pH Adapter S 524 067 2 1 pH Elektrode mit BNC Stec
281. enden Kurvenbereich markieren 2 Dann erzeugt man mit Alt S eine senkrechte Linie die man mit der Maus so positioniert dass die beiden ann hernd dreieckigen Fl chen die von jeweils einer Ausgleichsgerade der senkrechten Linie und der Messkurve gebildet werden gleich gro sind Der Schnittpunkt der Senkrechten mit der oberen Geraden gibt die Ausgangstemperatur des Kalorimeters 1 der untere Schnittpunkt die Mischungs temperatur m an Da die Geraden nahezu waagerecht verlaufen ist nur mit einem relativ kleinen Fehler zu rechnen 0 1 C 3 Zur genauen Bestimmung der Koordinaten bet tigt man Alt K und bewegt den Mauszeiger genau auf die Schnittpunkte Die Koordinaten werden in der Statuszeile links unten angezeigt und k nnen mit Alt T als Text ins Diagramm bertragen werden Die Berechnung der Schmelzenthalpie AHf kann auf folgende Weise hergeleitet werden 1 W rmemenge die das Kalorimeter und das hei e Wasser abgeben AQ Cw m mo H Om II W rmemenge die das Eis 02 0 C vom Kalorimeter aufnimmt AQ Ma AH Ma Cw Om 0 Hier ist cw die W rmekapazit t von Wasser m1 die Masse des warmen Wassers m2 die des Eises und mo der Wasserwert des Kalorimeters Da nahezu kein W rmeaustausch mit der Umgebung stattfindet gilt AQ AQ2 Folglich berechnet sich die Schmelzenthalpie AHf AH MEMO Ca m Om Cw m2 Mit dem Wasserwert mo 24 g des verwendeten Dewar Gef es ergibt sich aus den M
282. ender Temperatur verlangsamend auf die Reaktion Eine positive Aktivierungsentropie hin gegen weist auf den Bruch von Bindungen im aktivierten Komplex oder auf die Erh hung von Rotati onsfreiheitsgraden um eine oder mehrere Bindungen hin Sie wirkt sich mit steigender Temperatur beschleunigend auf eine Reaktion aus Die aus Aktivierungsentropie und Aktivierungsenthalpie resultierende freie Aktivierungsenthalpie AG einer Reaktion ist immer positiv Ihr temperaturabh ngiger Betrag bestimmt die Gr e der Geschwin digkeitskonstante und h ngt dadurch mit der Reaktionsgeschwindigkeit zusammen Im Versuchsbei spiel ergibt sich aus den ermittelten Werten f r AS und AH bei 298 K 25 C eine freie Aktivie rungsenthalpie von AG 68200 J mol 50 J mol K 298 K 83 1 kJ mol m CASSY Lab 367 Differenzthermoanalyse von Kupfersulfat F Ey auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet 21 Beispiel laden Gefahrenhinweise Kupfersulfat ist gesundheitssch dlich und umweltgef hrlich Schutzhandschuhe und Schutzbrille tragen Nicht in die Umwelt gelangen lassen Verbrennungsgefahr Vor Ber hren Apparatur auf Raumtemperatur abk hlen lassen Versuchsbeschreibung An Hand der Differenzthermoanalyse DTA lassen sich einerseits wichtige Gr en der physikalischen Chemie wie Umwandlungsw rmen bzw enthalpien messen andererseits eignet sie sich als relativ leicht zug ngliche Methode gut zum Einstieg in die chemische Analytik
283. enleistung Die Absolutwerte oder der Verlauf der Kurven kann je nach verwendetem Gunn Element deutlich variieren Die Messung der Mikrowellenleistung PM erfolgt mit einem unkalibrierten Detektor Ihr Zahlenwert ist daher unbestimmt 438 CASSY Lab Zweiplattenleitung TEM und TE Moden E Beispiel laden TEM 21 Beispiel laden TE 22 mm Plattenabstand 21 Beispiel laden TE 13 mm Plattenabstand Cut Off Versuchsbeschreibung m CASSY Lab 439 Durch Drehen der Polarisationsrichtung des anregenden Mikrowellenfeldes im Versuch unbedingt beachten lassen sich auf der Zweiplattenleitung TEM oder TE Wellen anregen TE Wellen zeigen das Ph nomen des Cut Off d h f r eine feste Frequenz des anregenden Feldes sind TE Wellen nur o berhalb eines bestimmten Minimalabstandes der Platten ausbreitungsf hig Bei Anregung mit variabler Frequenz ist f r einen festen Plattenabstand unterhalb der sogenannten Cut Off Frequenz keine Aus breitung von TE Wellen m glich Da Freiraumexperimente mit Mikrowellen nur bei bestimmten festen Frequenzen erlaubt sind wird der Versuch hier mit variablem Plattenabstand durchgef hrt Ben tigte Ger te _ DDDDRD a 2 oo oo oo Sensor CASSY 524 010 CASSY Lab 524 200 Gunn Oszillator 737 01 Gunn Versorgung mit SWR Meter 737 021 PIN Modulator 737 05 Einwegleitung 737 06 Zweiplattenleitung 73707 Messschlitten f r Zweiplattenleitung 737 071 St tze f r Hohlleiterkomponenten 737 15 Gro e Hornantenn
284. ente U I Uo lo und Ro durch Anklicken von aufklappen e Solarzelle an die mit U bezeichneten 4 mm Buchsen des Joule und Wattmeters anschlie en e Den im Anzeigeinstrument U gemessenen Wert mit der Maus in das Anzeigeinstrument Leerlauf spannung Uo ziehen Drag amp Drop e Solarzelle an die mit bezeichneten Buchsen des Joule und Wattmeters anschlie en e Den im Anzeigeinstrument gemessenen Wert mit der Maus in das Anzeigeinstrument Kurz schlussstromst rke lo ziehen Drag amp Drop Innenwiderstand Ro der Solarzelle ablesen Auswertung Die abgegebene Leistung einer Solarzelle ist vom Lastwiderstand und der Beleuchtungsst rke ab h ngig Die maximale Leistung der Solarzelle wird erreicht wenn der Lastwiderstand etwa dem Innenwider stand der Solarzelle entspricht Die maximale Leistung der Solarzelle ist um so gr er je gr er die Beleuchtungsst rke ist bei kon stanter Temperatur m CASSY Lab 227 Temperaturregelung E Beispiel laden Zweipunktregelung E Beispiel laden Pl Regelung Versuchsbeschreibung Am Beispiel eines Temperaturreglers l sst sich sehr sch n die Funktionsweise eines Zweipunktreglers und eines PI Reglers demonstrieren Dabei l sst die Tr gheit der Temperaturregelstrecke ausreichend Zeit f r eine genaue Beobachtung der Regelalgorithmen Beim Zweipunktregler wird beim Unterschreiten einer Temperaturschwelle 1 ein Heizelement einge schaltet und beim berschreiten einer zwei
285. entliche Messung des Richtdiagramms stattfindet Der Drehtisch beginnt unmit telbar nach Erreichen des eingestellten Endwinkels den R cklauf in die Startposition e Inden Einstellungen A durch Pegel normieren A d auf 1 normieren Auswertung Die Beispielmessung zeigt das horizontale Richtdiagramm eines X 2 Dipols In den Einstellungen A wurde das Maximum der Messkurve auf 0 ausgerichtet Die schwarze Kurve zeigt die Messkurve und die rote Kurve das theoretische Richtdiagramm Die theoretische Kurve wurde durch eine freie An passung siehe unten berechnet Anmerkungen e Die Symmetrieachse der Testantenne und der Mittelpunkt des Drehtellers m ssen fluchten Bei Antennen die in die Zentralaufnahme des Drehtellers gesteckt werden ist das i A erf llt Es gibt jedoch auch Testantennen die mit Hilfe von Stativmaterial montiert werden Die Antenne muss dann sorgf ltig ber dem Mittelpunkt des Drehtellers ausgerichtet werden damit beim Drehen keine ex zentrischen Bewegungen auftreten ergibt Asymmetrien der Richtdiagramme e Wenn die Hauptkeule der Testantenne im Richtdiagramm bei 0 liegen soll dann muss die Test antenne mit ihrer Hauptstrahlrichtung auf 0 ausgerichtet werden und in die gleiche Richtung wie die Sendeantenne weisen Sie blickt dann mit ihrer R ckseite zur anregenden Quellenantenne hin ber Der Grund ist verfahrenstechnischer Natur Die Hauptstrahlrichtung wird so in einem Durchlauf gemessen und nicht in 2 H lften
286. enz dargestellt Die beiden letzten Darstellungen zeigen die Ortskurven f r den komplexen Widerstand Z des Schwingkreises sowie f r den komplexen Leitwert Y In der Z Darstellung l sst sich sehr sch n die Addition komplexer Widerst nde in der Serienschaltung ablesen Z R i L 1 ioC Da im Beispiel f r jeden D mpfungswiderstand nur die Frequenz o und damit der Imagin rteil von Z variiert wird bleibt der reelle ohmsche Teil konstant In der komplexen Zahlenebene entstehen somit senkrechte Geraden deren Abstand von der imagin ren Achse gerade dem onmschen Widerstand R entspricht Da im Beispiel die Spule einen ohmschen Innenwiderstand von etwa 4 Q besitzt ist auch der Abstand von der imagin ren Achse um etwa 4 Q gr er als der jeweilige D mpfungswiderstand Anmerkung F r einen Wechselstromkreis kann man schreiben U U e i t und I I e i t wobei der komplexe Widerstand Z U I nicht mehr von t abh ngt Z U I e i Z e i _ Z Ortskurve Umgekehrt gilt Y 1 Z 1 Z e i _ Y Ortskurve Die Y Ortskurve entspricht der komplexen Inversion der Z Ortskurve r gt r gt Durch diese Transformation entstehen aus den Geraden Z R ioL 1 ioC der Z Ortskurven in der Y Darstellung Kreise Spiegelung am Einheitskreis Tipps Die Messinstrumente lassen sich mit F7 gleichzeitig ausblenden und wieder einblenden Eine einfache Logarithmierung der Frequenz oder der Stromachse l
287. epunkte f r den Leiterschleifenhalter gedacht Sie sind intern nicht be schaltet Der Kraftsensor wird ber die Br ckenbox an Eingang A des Sensor CASSYs angeschlossen Der Strom flie t vom 20 A Netzger t ber die 30 A Box auf Eingang B des Sensor CASSYs durch die Leiterschleife und wieder zur ck zum Netzger t Der Strom des zweiten 5 A Netzger tes flie t nach einander durch die beiden Spulen Dabei beachten dass sich die Magnetfelder der beiden Spulen addieren A mit A verbinden beide E zum Netzger t siehe Skizze Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e In Einstellungen Kraft FA1 Kraftsensor durch gt 0 auf Null setzen und falls erforderlich durch LED an aus die Smooth LED auf der Br cken Box einschalten e Evtl in Einstellungen Strom IB1 den Stromwert zu 0 A korrigieren dazu ersten Sollwert auf OA setzen und Offset korrigieren e Am Netzteil der Spulen etwa 2 5 A einstellen e Leiterschleifenstrom von 0 20 A in 2 bis 5 A Schritten durchfahren und jeweils Messwerte mit F9 aufnehmen Eine Fehlmessung kann durch Letzte Tabellenzeile l schen rechte Maustaste auf Tabelle wieder aus der Tabelle entfernt werden e Falls nur negative Kr fte gemessen werden Anschl sse am Leiterschleifenhalter vertauschen e Z gig experimentieren da Leiterschleife und Leiterschleifenhalter nur kurzzeitig mit 20 A belastet werden d rfen e Leiterschleifenstrom am Ende wieder auf 0 A stellen e Weitere Messkurven mit anderer Leiters
288. er stellen und Einschalten nicht vergessen e Ma stabschiene direkt unter den Sockel legen e Timer Box auf Eingang A des Sensor CASSYs stecken und Schaltung gem Versuchsskizze herstellen Spannungsquelle S auf maximale Ausgangsspannung stellen Experimentierhinweise Um einen ungewollten Gasverlust zu vermeiden das Handrad des Feinregulierventils bis zum Anschlag nach rechts drehen bevor das Feinregulierventil auf die Druckgasdose geschraubt wird Jede Undichtigkeit der Messapparatur f hrt zum Entweichen des Gases und damit zu einer Verf l schung des Messergebnisses deswegen den Lautsprecher so nah wie m glich an das Kunststoffrohr schieben Zum Einf llen von Kohlendioxid den Silikonschlauch auf die untere Schlaucholive des Kunststoffrohres stecken Damit wird ein ann hernd vollst ndiger Gasaustausch erreicht da beim Einf llen von Koh lendioxid die leichtere Luft durch die obere Schlaucholive hinausgedr ckt wird Entsprechend ist bei der Messung mit den Edelgasen Helium und Neon umgekehrt zu verfahren Helium bzw Neon durch obere Schlaucholive einstr menden lassen so dass die schwere Luft durch die untere Schlaucholive hin ausgedr ckt wird 150 CASSY Lab m F r die Messungen mit Helium und Neon ist ferner zu beachten Da die Messapparatur nicht absolut dicht sein kann entweicht ein Teil des eingef llten sehr leicht fl chtigen Gases Die Messungen werden durch den so bedingten relativ hohen Luftanteil verf lsch
289. er ten verbunden Beide VKA Boxen m ssen auf demselben CASSY stecken Das Pr parat wird mittels Stativmaterial neben einem Szintillationsz hler platziert so dass der andere Detektoren darum herum bewegt werden kann um so verschiedene Winkel Detektor 1 Pr parat Detektor 2 einstellen zu k nnen Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Zun chst mit jeweils einem Detektor das normale Na 22 Spektrum aufnehmen Einen der beiden Detektoren kalibrieren e Koinzidenz Modus ausw hlen dabei das Spektrum mit dem kalibrierten Detektor messen das Koinzidenzfenster des anderen Detektors wird auf die 511 keV Linie eingestellt e Den beweglichen Detektor so stellen dass das Pr parat zwischen den Detektoren steht Koinzi denzspektrum aufnehmen e Den beweglichen Detektor so stellen dass er senkrecht zur Verbindungslinie Pr parat anderer Detektor steht Koinzidenzspektrum aufnehmen e Eventuell Koinzidenzspektren bei Zwischenwinkeln aufnehmen e Cs 137 Pr parat gemeinsam mit dem Na 22 Pr parat zwischen den Detektoren befestigen den beweglichen Detektor so stellen dass die Pr parate zwischen den Detektoren stehen Koinzi denzspektrum aufnehmen e normales VKA Spektrum in dieser Anordnung aufnehmen e Das Cs 137 Pr parat wieder entfernen das Koinzidenzfenster auf die 1275 keV Linie einstellen und ein Koinzidenzspektrum unter 180 und unter 90 aufnehmen Auswertung Das normale Na 22 Spektrum besteht aus einer Linie bei 1
290. er F5 Taste Neue Messreihe anh ngen an kreuzen Versuch mit dem STE Widerstand 100 Q wiederholen Auswertung Es gilt Je gr er die Spannung U desto Wie ndert sich die Stromst rke durch einen Draht wenn die Spannung U verdoppelt wird In der grafischen Darstellung Diagramm f r beide Messreihen eine Geradenanpassung durch f hren Wie liegen die Messwerte In welcher Beziehung stehen also die Spannung U und die Stromst rke in den beiden Versuchen zueinander Der elektrische Widerstand R ist definiert als Quotient aus U und l R U l Die Einheit des elektrischen Widerstandes ist Q Ohm V R Q A 3 Was gilt f r die beiden verwendeten Widerst nde Wie gro ist der Widerstand des verwendeten Chrom Nickel Drahtes und des STE Widerstandes Chrom Nickel Draht STE Widerstand 80 CASSY Lab m Reihenschaltung von Widerst nden Aufgabe An st zwei in Reihe geschalteten Widerst nden R1 und R2 die Spannungen Uo URT Ur2 und die Strom rke lo messen und den Zusammenhang zwischen R1 R2 und dem Gesamtwiderstand Ro ermitteln Ben tigte Ger te U U ll oo oo oo Pocket CASSY 524 006 CASSY Lab 524 200 UIP Sensor S 524 0621 Rastersteckplatte 576 74 Satz 10 Br ckenstecker 501 48 STE Widerstand 220 Q 577 36 STE Widerstand 330 Q 577 38 STE Widerstand 470 Q 577 40 STE Widerstand 1 KQ 577 4
291. er Speed Buttons in der oberen Zeile ge ndert werden Alle Variablen einer Formel m ssen sich links von dieser Formel befinden Ableitung Integral Mittelwert FFT Fourier Transformation Histogramm F r die zeitliche Ableitung das zeitliche Integral und die FFT Fourier Transformation muss lediglich der zu transformierende Kanal ausgew hlt werden Beim Mittelwert muss zus tzlich das Zeitintervall vorgegeben werden in dem gemittelt werden soll F r sinnvolle Mittelungen muss das Zeitintervall der Mittelung gr er als das Zeitintervall der Messung sein Beim Histogramm muss zus tzlich die Kanal breite vorgegeben werden F r die FFT wird das Frequenzspektrum und f r das Histogramm die 26 CASSY Lab m H ufigkeitsverteilung automatisch als weitere Darstellung erzeugt auf die ber die Darstellungsseiten umgeschaltet werden kann Damit umgerechnete Gr en leicht von anderen Kan len unterschieden werden k nnen sind ihre Zeiger violett Anmerkungen Bei einer Ableitung verschlechtert sich die Aufl sung mit kleinerem Zeitintervall At Ist beispielsweise die Aufl sung einer Wegmessung As 1 mm und mit einem Zeitintervall von At 100 ms gemessen so hat die erste Ableitung v i s i 1 s i 1 2At eine Aufl sung von Av 0 005 m s und die zweite Ableitung eine Aufl sung Aa 0 025 m s Bei einem Zeitintervall von At 50 ms erh hen sich diese Fehler auf Av 0 01 m s und Aa 0 1 m s Daher sollte At m glichst gro gew
292. er Stan dard Darstellung Als Hilfsmittel zur Bestimmung der Schwebungsfrequenz fs und der neuen Schwingungsfrequenz fn eignen sich z B senkrechte Markierungslinien oder die direkte Differenzmessung zur Erh hung der Genauigkeit sollte bei der Bestimmung der Schwingungsfrequenz fn ber mehrere Perioden gemittelt werden Im Beispiel ergibt sich f1 0 875 Hz f2 0 986 Hz fn 0 93 Hz fs 0 11 Hz und best tigt damit gut die Theorie fn f1 f2 0 93 Hz und fs f1 f2 0 11 Hz Im Frequenzspektrum lassen sich die Frequenzen und Amplituden von U U und UA miteinander vergleichen Die Frequenzen lassen sich dort am einfachsten als Peakschwerpunkte bestimmen Theorie Die Bewegungsgleichungen der Pendelk rper lauten unter Verwendung geeigneter N herungen kleine Auslenkungen vernachl ssigbare Masse der Kopplungsfeder und des Pendelstabes keine D mpfung F1 mai Dx1 C x2 x1 F2 ma2 Dx2 C x2 x1 Dxi mit D mg l beschreibt die R ckstellkraft eines einzelnen Pendels und C x2 x1 beschreibt die Kraft durch die Kopplung zwischen beiden Pendeln Als L sung ergibt sich die Superposition x t A cos o1 t B cos 2 t mit den Fundamentalfrequenzen w1 und a2 Die speziellen Anfangsbedingungen liefern die Werte f r A und B Gleichphasige Anregung liefert A xo B 0 harmonische Schwingung mit 1 Gegenphasige Anregung liefert A 0 B xo harmonische Schwingung mit 2 Auslenkung nur ein
293. er VKA Box und dem Hochspannungsnetzger t verbunden und in den Sockel gestellt Der Szintillationsz hler wird von oben in den Sockel mit Bleiab schirmung eingebaut Das Pr parat wird im Marinellibecher ber dem Szintillationsz hler platziert Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Ein Marinellibecher wird mit 1 kg Kaliumchlorid gef llt und ber dem Szintillationsz hler platziert e Spektrum aufnehmen F9 dabei durch Variation der Hochspannung den Messbereich gut aus nutzen e Marinellibecher entnehmen und Kalibrierpr parat Cs 137 einsetzen e Spektrum aufnehmen e Anhand der Linien in den beiden Spektren bei 1460 keV und 662 keV kann eine Energiekalibrierung durchgef hrt werden e Pr parat entfernen e Probensubstanz gleichm ig in einem Marinellibecher verteilen diesen ber dem Szintillations z hler platzieren und das Spektrum der Probe aufnehmen e Nullmessung Untergrundmessung durchf hren ohne Pr parat mit der gleichen Messzeit wie bei der Probe Auswertung F r das Kaliumchlorid 17 kBa kg und das Cs 137 Kalibrierpr parat ca 5 kBq siehe Kalibrierzertifikat Halbwertszeit beachten sind die Aktivit ten bekannt Aus der integralen Z hlrate unter der Linie im jeweiligen Spektrum l sst sich so die Nachweiswahrscheinlichkeit des Szintillationsz hlers bei 1460 keV und 662 keV in dieser Geometrie bestimmen Das Untergrundspektrum wird vom Spektrum der Probe subtrahiert Aus dem resultierenden Spektr
294. er ein Polardiagramm dargestellt werden soll Die kartesischen Diagramme bieten zu jeder y Achse die Option die Werte als Balken darzustellen Histogramm Bei Polardiagrammen muss als x Achse ein Winkel Bereich 0 bis 360 gew hlt werden Jede y Achse wird dann als Betrag r einer komplexen Zahl gedeutet und ent sprechend des Winkels dargestellt Dabei muss der Ursprung nicht bei r 0 liegen sondern kann auch negativ sein z B f r die Darstellung von Antennen Richtdiagrammen in dB Anmerkungen Die angezeigten Kan le lassen sich alternativ auch mit der linken Maustaste zwischen den Ka nal Buttons und der Tabelle und dem Diagramm hin und herziehen Drag amp Drop Die rechte Maustaste er ffnet auf den Skalen auch die M glichkeit die Achsen umzurechnen x2 1 x 1 x2 log x sowie Skalenminimum und Maximum zu ver ndern Mit der linken Maustaste k nnen Skalen verschoben werden m CASSY Lab 27 Einstellungen Modellbildung 8 Mit der Modellbildung werden real gemessene Werte mit einem mathematischen Modell verglichen Es k nnen insbesondere geeignete Konstanten so gew hlt und ver ndert werden dass das Modell m g lichst gut mit der Realit t berein stimmt Im Gegensatz zur Anpassung z B freie Anpassung bei der die Funktionsgleichung bereits bekannt sein muss reicht f r die Modellbildung die Angabe von ein oder zwei Differenzialgleichungen erster Ordnung aus Neues Modell legt dazu einen neuen Datensatz an begi
295. eraturf hler und Temperatur Boxen so markieren dass sie sp ter am glei chen Eingang wieder verwendet werden k nnen nur dann passt die gespeicherte Kalibrierung Versuchsdurchf hrung e K hlwasser anschalten Kryostat o a e Spannungsschalter des Heizpilzes einschalten e Dichtigkeit pr fen e Automatische Messung mit F9 starten Heizpilz wird automatisch zugeschaltet e Temperaturkonstanz abwarten e Automatische Messung mit F9 beenden e Spannungsschalter des Heizpilzes ausschalten und Heizpilz absenken e Nach Abk hlung des Kolonnensumpfes K hlwasser abschalten Probennahme und Auswertung sind in dem Buch Thermische Trennverfahren Teil 2 Rektifikation 668 921 beschrieben Versuchsergebnis m CASSY Lab 393 Wichtig f r den Experimentator ist das Erreichen der Temperaturkonstanz in der gesamten Kolonne Ist diese erreicht herrscht in der Apparatur der Gleichgewichtszustand und es k nnen Proben entnommen werden Beobachtet werden kann dass auf den einzelnen B den auf Grund der unterschiedlichen Zusammensetzung der Phasengemische unterschiedliche Temperaturen gemessen werden Wie im Beispiel ersichtlich wird nimmt die Temperatur vom unteren Boden zu den dar ber befindlichen B den ab Da im obersten Boden die Dampfphase gemessen wird liegt diese Temperatur erwartungsgem h her als im Boden darunter 394 CASSY Lab m Absorption von UV Strahlung H 22 auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeig
296. ereich in den Einstellungen Hautleitwert GA1 oder y Achse des Diagramms mit der Maus so verschieben dass der angezeigte Hautleitwert GA1 etwa in der Mitte liegt notfalls nach rechtem Mausklick auf y Achse Werte ber Tastatur eingeben e Messung mit F9 starten e Evtl Abh ngigkeiten der Hautleitwertkurve von autogenem Training oder einem schreckhaften Ereignis z B durch Klatschen in die H nde mit anschlie ender bewusster Beruhigung untersu chen 406 CASSY Lab m e Messung mit F9 beenden e Messung kann mit ver nderten Faktoren oder anderen Probanden wiederholt werden Dazu wieder y Achse anpassen und Messung erneut mit F9 starten Auswertung Im Diagramm ist ersichtlich wie sich der Hautleitwert unter Einwirkung u erer Faktoren ver ndert Die durchschnittliche Hautleitwert kann durch die Bildung des Mittelwertes aus der Messkurve bestimmt werden Dazu mit rechter Maustaste auf das Diagramm klicken Mittelwert einzeichnen anklicken und den gew nschten Kurvenbereich markieren Der Wert erscheint in der Statuszeile links unten und kann als Text an eine beliebige Stelle im Diagramm eingetragen werden m CASSY Lab 407 Elektrokardiogramm EKG auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Sicherheitshinweis Die ermittelten Werte und Diagramme haben keine medizinische Aussagekraft und dienen nicht zur Kontrolle des Gesundheitszustandes des Menschen Die EKG EMG Box darf nur in bereinstimmung mit der Gebrauchsanweis
297. erfl chenelektroden angebracht werden Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 EKG EMG Box 524 049 1 Elektrodengel 662 112 1 Desinfektionssppray 662 113 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsvorbereitung siehe Skizze Zur Aufnahme einer EMG Kurve der Fingermuskulatur werden die Elektroden am Anfang und am Ende des Muskels auf der Unterseite eines Unterarms befestigt und die Bezugselektrode auf der gegen berliegenden Seite der Muskelgruppe hier also auf der Oberseite des Unterarms Die Elektroden sind wie folgt anzuschlie en rot Muskelanfang Unterseite Unterarm gelb Muskelende Unterseite Unterarm gr n Bezugselektrode Oberseite Unterarm m CASSY Lab 411 Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Messung mit F9 starten e W hrend der Aufnahme der EMG Kurve ballt die Versuchsperson die Hand zur Faust und ffnet sie anschlie end wieder Diesen Vorgang mehrfach wiederholen Messung mit F9 stoppen 412 CASSY Lab m Blutdruck auch f r Pocket CASSY geeignet 21 Beispiel laden Sicherheitshinweis Die ermittelten Werte und Kurven haben keine medizinische Aussagekraft und dienen nicht zur Kon trolle des Gesundheitszustandes des Menschen Die Blutdruck Box darf nur in bereinstimmung mit der Gebrauchsanweisung betrieben werden Versuchsbeschreibung Der Druck an der Manschette sowie die Druckschwankungen an der Manschette werden mit der Blut druck Box gemessen oszillometrische Blutdru
298. ergibt sich damit s a D m s Fo m sar v vo sgn v Die Gewichtskraft m g bleibt unber cksichtigt siehe Anmerkung zur Gewichtskraft Die Konstanten D und m entsprechen der Federkonstanten und der schwingenden Masse Weil auch ein Teil der Feder schwingt ist die schwingende Masse um etwa 20 g 1 3 der Federmasse gr er als die Masse des Pendelk rpers 130 CASSY Lab m Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Laser Bewegungssensor S 524 073 1 Stativstab mit Gewinde 309 00 335 1 Paar Schraubenfedern 352 15 1 Teller f r Schlitzgewichte 500 g 315 452 1 Paraffin dickf ssig 100 ml 674 0800 1 Petrischale 664 183 1 Stativstange 1m 300 44 1 Stativstange 25 cm 300 41 1 Stativstange 90 abgewinkelt 300 51 3 Leybold Muffen 301 01 1 Gro er Stativfu V f rmig 300 01 1 PC ab Windows 95 98 NT Alternative Statt des Laser Bewegungssensors S kann auch der Kraftsensor S 50 N 524 042 zur Wegmessung verwendet werden Aus der gemessenen Kraft FA1 und der Federkonstanten D kann dann durch eine Formel die Auslenkung sA1 FA1 D berechnet werden Versuchsaufbau siehe Skizze Das Federpendel mit der gro en Feder 3 5 mm aufbauen Zur Wegmessung an der untersten Federwindung ein St ck retroreflektierende Folie so anbringen dass der Laserspot des Bewegungs sensors w hrend der gesamten Schwingung auf die Folie trifft wenn notwendig Folie au erhalb der Feder anbringen Die spezielle Fe
299. erien Akkus oder Steckernetzger t 12 V AC DC mit integriertem Datenlogger f r bis zu 16 000 Messwerte mit Anschlussm glichkeit an den USB Port eines Computers ab Windows 98 2000 zum Auslesen des Datenloggers oder zur Gro anzeige der Messwerte kompatibel zu USB 1 x und 2 0 bis zu 8 Mobile CASSY6s gleichzeitig an verschiedenen USB Ports verwendbar galvanisch getrennt vom Computer E Developer Information f r eigene Softwareentwicklung im Internet verf gbar Sicherheitshinweise Zu Ihrer eigenen Sicherheit Sensoren und Sensorboxen nicht mit Spannungen ber 30 V beschalten 2 Siehe auch 56 CASSY Lab m Technische Daten 4 4 4 Analoger Eingang auf Sensor Steckplatz Anschluss fast aller CASSY Sensorboxen und Sensoren m glich Aufl sung 12 Bit Messbereiche 0 003 0 01 0 03 0 1 0 3 1 V Messfehler 1 zuz glich 0 5 vom Bereichsendwert Eingangswiderstand 10 kQ Abtastrate max 5 Werte s Anzahl Messwerte 16 000 im integrierten Datenlogger oder praktisch unbegrenzt PC abh ngig bei Messung im PC Technische Daten ndern sich entsprechend einer aufgesteckten Sensorbox Erkennung der dann m glichen Messgr en und Bereiche automatisch nach Aufstecken einer Sensorbox Display zur gleichzeitigen Darstellung von bis zu vier Werten in verschiedenen Schriftgr en USB Port zum Anschluss eines Computers Abmessungen BxHxT 87 mm x 215 mm x 30 mm Masse 0 25 kg Lieferumfang 1 4 4 4 Mobile
300. erimentierkabel weder aufeinander noch zu nahe an Sensor Sensor CASSY und deren Verkabelung zu liegen kommen Der UV Sensor wird mit einer Halterung direkt vor das K vettenfenster gesteckt ber das Stecker netzger t wird das UV IR VIS Experimentierkit angeschlossen Beachten Sie auch die Gebrauchsanweisungen zum UV IR VIS Experimentierkit und zum Betriebs ger t f r Funkenstrecke Kalibrierung Vor Benutzung des UV C Sensors muss eine Kalibrierung vorgenommen werden E Einstellungen laden e In den Einstellungen Beleuchtungsst rke EA1 die Schaltfl che Korrigieren w hlen den auf dem Sensor aufgedruckten Faktor eintragen und Faktor korrigieren bet tigen e Die kalibrierten Einstellungen mit F2 unter einem anderen Namen abspeichern damit die Kalibrie rung wieder verwendet werden kann Diese ist nur f r den jeweils korrigierten Sensor g ltig Versuchsdurchf hrung e Kalibrierte Einstellungen verwenden oder laden e Eventuell vorhandene Gasreste mit Hilfe des Gummigebl ses aus der Rundk vette entfernen und die ffnungen der K vette mit den beiden schwarzen Kappen verschlie en e UV C Lampe einschalten und ca 5 Minuten warten bis sich im Anzeigefenster von CASSY Lab f r die Beleuchtungsst rke EA1 ein stabiler Endwert eingestellt hat e Falls der voreingestellte Messbereich zu klein sein sollte diesen in den Einstellungen Beleuch tungsst rke EA1 ndern e Betriebsger t f r Funkenstrecke einschalten und auf Betriebs
301. ernd sinusf rmig Gl hlampe Die Funktionen I t und P t sind ann hernd sinusf rmig Die Momentanleistung P t nimmt nur positive Werte an Die Wirk und Scheinleistung sind identisch Die Blindleistung ist vernachl ssigbar klein Der Leistungsfaktor cosg betr gt 1 Energiesparlampe Die Funktionen I t und P t sind nicht sinusf rmig Die Momentanleistung P t nimmt nur positive Werte an Die Wirkleistung ist kleiner als die Schein und die Blindleistung Der Leistungsfaktor coso betr gt ca 0 64 Netzspule mit Eisenkern Die Funktion I t und P t sind nicht sinusf rmig Die Momentanleistung P t nimmt sowohl positive als auch negative Werte an Die Wirkleistung ist viel kleiner als die Schein und die Blindleistung Der Leistungsfaktor cosg betr gt ca 0 18 Hinweis Es k nnen auch andere Verbraucher untersucht werden Es kann aber notwendig sein den Messbe reich des Stroms anzupassen rechte Maustaste auf Schaltfl che I Danach m ssen eventuell die Formeln und Einheiten f r S und Q angepasst werden z B U l 1000 wenn U und I in V und A aber S in kW angezeigt werden soll 194 CASSY Lab m Auf und Entladung eines Kondensators z Beispiel laden Versuchsbeschreibung Ein Kondensator wird ber einen Widerstand aufgeladen oder entladen Es werden die Spannungs verl ufe am Kondensator sowie der Lade oder Entladestrom gemessen Daraus kann die Zeitkonstante t RC bestimmt so
302. erstellung BHEBBuHL Sicherheitshinweise Z ndsysteme kommen in Leistungsbereiche bei denen an der gesamten Z ndanlage d h nicht nur an einzelnen Aggregaten wie Z ndspule oder Z ndverteiler sondern auch an Kabeln an Steckverbindern Anschl ssen von Pr fger ten etc gef hrliche Spannungen auftreten k nnen sowohl sekund r als auch prim rseitig e Deshalb ist grunds tzlich bei Eingriffen in die Z ndanlage die Z ndung auszuschalten e Bei eingeschalteter Z ndung d rfen an der gesamten Z ndanlage keine spannungsf hrenden Teile ber hrt werden e Achten Sie insbesondere auf die Masseverbindungen der einzelnen Trainingsplatten untereinander m CASSY Lab 425 Versuchsbeschreibung In diesem Beispiel sollen die grundlegenden M glichkeiten der Signalerfassung von relevanten Gr en in Gemischaufbereitungssystemen dargestellt werden Dazu geh ren die Drehzahl der Z ndzeitpunkt die Einspritzdauer sowie Frequenz und Tastverh ltnis von Rechtecksignalen Ben tigte Ger te 2 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Auto Box i 524 076 1 Induktiver Impulsgeber 738 986 1 Werkstatt OT Geber 738 989 1 PC ab Windows 95 98 NT optional zur Unterdruckverstellung 1 Drucksensor S 2000 hPa 524 064 1 Unterdruckpumpe 738 996 sowie eine der folgenden Ausstattungen T 3 2 5 6 LU Jetronik T 3 2 5 7 Motronik T 3 2 5 10 LH Motronik M 1 5 4 oder 1 5 2 T 3 2 5 11 MONO Motronik Versuchsaufbau siehe Skizze Sie k
303. ersuch in zwei Schritten durchgef hrt Versuchsdurchf hrung mit 2 Sensor CASSYs 21 Einstellungen laden e Potentiometer UG ganz nach links UG 0 V e Messung mit F9 starten e Potentiometer UG nach rechts drehen Gunn Spannung Gunn Strom und Mikrowellenleistung werden auf eigenen Anzeigeinstrumenten dargestellt e Nach Aufnahme der beiden Kennlinien IG f UG und Pm f UG Messung mit F9 wieder stoppen Versuchsdurchf hrung mit 1 Sensor CASSY 21 Einstellungen laden e Potentiometer UG ganz nach links UG 0 V e Messung mit F9 starten e Potentiometer UG nach rechts drehen Gunn Spannung und Gunn Strom werden auf eigenen An zeigeinstrumenten dargestellt e Nach Aufnahme der Kennlinie IG f UG Messung mit F9 wieder stoppen Die zweite Kennlinie PM f Uc wird anschlie end mit dem gleichen CASSY und den gleichen Einstel lungen gemessen Daher erscheint die relative Mikrowellenleistung im Gunn Strom Anzeigeinstrument Dazu e Verbindung von Sensor CASSY mit Gunn Versorgung RECORDER Y trennen und auf AMP OUT umstecken e Geeignete Verst rkung am SWR Meter einstellen v dB und ZERO e Aufnahme der Kennlinie wiederholen Hinweise Kennlinien von aktiven Elementen in Mikrowellenversuchen zeigen gro e Streuungen Die in den Beispielen dargestellten Kennlinien sind daher nur exemplarisch zu verstehen Wichtig ist der Zu sammenhang zwischen dem fallenden Bereich der Strom Spannungs Kennlinie und der Erzeugung von Mikrowell
304. erte mit der Maus aus den Anzeigeinstru menten U und in die vorbereitete Tabelle schieben Drag amp Drop e Kabel zur Strommessung R1 anschlie en siehe Skizze Br ckenstecker umstecken und Strom st rke R1 messen Den Messwert mit der Maus aus dem Anzeigeinstrument in die vorbereitete Tabelle schieben und Widerstandswert R1 manuell eintragen m CASSY Lab 83 e Kabel zur Strommessung R2 anschlie en siehe Skizze Br ckenstecker umstecken und Strom st rke Ir2 messen Den Messwert mit der Maus aus dem Anzeigeinstrument in die vorbereitete Tabelle schieben und Widerstandswert R2 manuell eintragen e Versuch f r weitere Widerstandskombinationen wiederholen Auswertung Zur Auswertung des Versuches steht die vorbereitete Tabelle Auswertung zur Verf gung aus denen die Zusammenh nge zwischen den Str men Io IRT IR2 und den Widerst nden Ro R1 R2 ersichtlich werden e Die Spannungen UR1 und Ur2 an den Widerst nden R1 und R2 sind gleich der e Welcher Zusammenhang besteht zwischen den Stromst rken R1 und R2 und dem Gesamtstrom st rke lo e Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem Verh ltnis der Widerst nde R1 und R2 und dem Verh ltnis der Stromst rken R1 und R2 e Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem Gesamtwiderstand Ro Uo lo und den Wider st nden R1 und R2 84 CASSY Lab m Spannungseinstellung mit einem Potentiometer
305. erten Abstand r wird zwischen der Drehachse und der Mitte des Massest ckes bestimmt auf dem Dreharm festschrauben e In Einstellungen Kraft Fa1 den Kraftsensor auf gt 0 amp setzen e Dreharm nahe der Drehachse mit dem Finger in Rotation versetzen und bei Erreichen der Kraft von etwa 5 N Messaufzeichnung mit F9 starten und alle 5 bis 10 s wiederholen bis die gemessene Kraft 116 CASSY Lab m etwa 1 N betr gt Man erh lt eine Schar von Sinuskurven deren Amplituden kleiner und deren Pe rioden l nger werden Durch die Triggereinstellung des Beispiels beginnen alle Kurven im Koordi natenursprung Auswertung F r jede Sinuskurve werden die Periodendauer T und die minimale und maximale Kraft Fmin und Fmax der ersten Periode durch Anklicken mit der Maus und Ablesen des Tabellenwertes bestimmt und in die Darstellung Eingabe mit der Maus anklicken bertragen Die Ber cksichtigung von Fmin und Fmax gleicht eventuelle Ungenauigkeiten bei der Aufstellung oder der Nullpunkteinstellung des Kraftsensors aus In der Darstellung Zentrifugalkraft wird das Ergebnis dieser Auswertung automatisch aufgetragen Die dort dargestellte Zentrifugalkraft F Fmax Fmin 2 und die Winkelgeschwindigkeit amp 2n T ist aus den angegebenen Werten berechnet Sehr sch n ist die Proportionalit t F zu sehen F r die Best tigung der Proportionalit ten F m und F r m ssen die Messungen mit anderen Massen und Radien wiederholt und dann gemeinsam aus
306. erts ist eines der wichtigsten Verfahren in der chemischen Analyse Es wird z B zur Kontrolle der Wasserqualit t zur Bestimmung der Konzentration von sauren oder alkalischen L sungen zur berwachung von Herstellungsprozessen z B Lebensmittel K rperpflegemittel Farben und Lacke und zur Feststellung der Luftverschmutzung saurer Regen eingesetzt Bei vielen bio chemischen Vorg ngen z B der Verdauung spielt der pH Wert eine wichtige Rolle Ben tigte Ger te mit Chemie Box oder pH Adapter S 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Chemie Box oder pH Adapter S 524 067 2 1 pH Elektrode mit BNC Stecker 667 4172 1 Becherglas 100 ml hohe Form 664 137 1 Labormesser 667 018 4 PC ab Windows 95 98 NT Ben tigte Ger te alternativ mit pH Box 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 pH Box 524 035 1 pH Einstabmesskette 667 424 1 Becherglas 100 ml hohe Form 664 137 1 Labormesser 667 018 4 PC ab Windows 95 98 NT Ben tigte Substanzen Leitungswasser Reinigungsmittel z B Geschirrsp lmittel Essigreiniger Abflussreiniger als umweltfreundlich deklarierte Reiniger zum Vergleich Tafelessig 1 Zitrone Pufferl sung pH 4 00 z B 250 ml 674 4640 Pufferl sung pH 7 00 z B 250 ml 674 4670 Versuchsaufbau siehe Skizze Die Chemie Box mit der angeschlossenen pH Elektrode wird in den Eingang A des Sensor CASSY eingesteckt Alternativ wird die pH Box mit angeschlossener pH Einstabmesskette in
307. es Pendels liefert A B 1 2 x0 Im letzten Fall gilt x t 1 2 xo cos 1 t cos 2 t x0 cos 2 ws t cos an t mit s 1 2 und an w1 2 oder fs f1 f2 und fn fi f2 Wenn die Abweichung der beiden Frequenzen f1 und f2 klein ist beschreibt diese Gleichung eine Schwingung der Frequenz fn die mit der langsamen Frequenz fs moduliert wird also eine Schwebung 140 CASSY Lab m Akustische Schwebungen auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Universalmikrofon Beispiel laden Mikrofon S Versuchsbeschreibung Es wird die Schwebung aufgezeichnet die durch zwei geringf gig gegeneinander verstimmte Stimm gabeln erzeugt wird Die Einzelfrequenzen fi und f2 die neue Schwingungsfrequenz fn und die Schwebungsfrequenz fs werden ermittelt und k nnen mit den theoretischen Werten fn f1 f2 und fs f1 f2 verglichen werden Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Universalmikrofon 586 26 mit Sockel 300 11 oder 1 Mikrofon S 524 059 1 Paar Resonanzstimmgabeln 414 72 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Das Universalmikrofon Funktionsschalter auf Betriebsart Signal und Einschalten nicht vergessen wird zwischen beiden Stimmgabeln positioniert und an Eingang A des Sensor CASSYs angeschlossen Eine der Stimmgabeln wird durch eine Zusatzmasse geringf gig verstimmt m CASSY Lab 141 Versuchsdur
308. es gezogen Drag amp Drop Alternativ kann auch das Symbol eines Spektrum aus der Symbolzeile in ein Diagramm gezogen werden In der dazugeh renden Auswahlbox kann dann die Rechenoperation und das Ziel der Berechnung bestimmt werden Gau kurven und Z hlraten VKA Box Bei der Berechnung von Gesamtz hlraten unter einem Peak sind einige Details zu ber cksichtigen die in Verbindung mit Gau kurven relevant sind Im gemessenen Spektrum kann die Gesamtz hlrate als Integral in einem Bereich z B unter einem Peak bestimmt werden Bei VKA Messungen ist das Ergebnis aber kein echtes Integral ber die x Achse Energie oder Kan le sondern nur die Summe ber die Kan le und hat die Einheit Ereig nisse Die Gesamtz hlrate einer Linie kann auch aus der Anpassung einer Gau kurve bestimmt werden Das Ergebnis der Gau Anpassung ist eine Formel aus mehreren Summanden der Art A et 2o wobei durch die Anpassung die Parameter A u und o bestimmt werden Die Fl che unter einer Gau kurve kann berechnet werden und betr gt A ee Re A 0027 Dieses echte Integral ber die Gau kurve besitzt nun aber die Einheit Ereignisse Energie da die Linienbreite o die Einheit Energie besitzt Zur Umrechnung auf die Z hlrate als Summe ber alle Kan le muss dieses Ergebnis der Anpassung noch durch die Energiebreite eines einzelnen Kanals geteilt werden Die Breite eines Energiekanals wird aus der Energiedifferenz AE zweier Kan
309. esehen welche f r elektrische Betriebsmittel oder Einrichtungen geeignet sind Bei bestimmungsgem em Gebrauch ist der sichere Betrieb des Ger tes gew hrleistet Die Sicherheit ist jedoch nicht garantiert wenn das Ger t unsachgem bedient oder unachtsam behandelt wird Wenn anzunehmen ist dass ein gefahrloser Betrieb nicht mehr m glich ist ist das Ger t unverz glich au er Betrieb zu setzen z B bei sichtbaren Sch den Vor Erstinbetriebnahme e berpr fen ob der auf dem Leistungsschild aufgedruckte Wert f r die Netzanschlussspannung mit dem orts blichen Wert bereinstimmt e Gebrauchsanweisung des Ger tes anhand der Katalognummer auf der mitgelieferten CD Gebrauchsanweisungen suchen und lesen Vor Inbetriebnahme e das Geh use auf Besch digungen untersuchen und bei Funktionsst rungen oder sichtbaren Sch den das Ger t au er Betrieb setzen und gegen unbeabsichtigten Betrieb sichern Bei jeder Inbetriebnahme e Ger t nur an Steckdosen mit geerdetem Nullleiter und Schutzleiter anschlie en e L ftungsschlitze am Geh use immer frei lassen um ausreichende Luftzirkulation zur K hlung der inneren Bauteile zu gew hrleisten Metallene Gegenst nde andere Fremdk rper und Wasser von L ftungsschlitzen fernhalten Ger t nicht in Betrieb nehmen wenn solche Gegenst nde ins Innere des Ger tes gelangt sind Ger t nur durch eine Elektrofachkraft ffnen lassen Starke Ersch tterungen des Ger tes vermeiden
310. esspunkt d 0 At 0 aufnehmen e Endpuffer um 10 cm vom Laser wegschieben und 0 1 m als Abstand in die erste Tabellenspalte eintragen 2 Tabellenzelle mit der Maus anklicken e Mit F9 den zweiten Messpunkt d 0 1 m At aufnehmen e Messung f r gr ere Abst nde bis etwa 50 cm wiederholen Auswertung Der optische Weg s des Laserstrahls entspricht dem doppelten Abstand d Dies ist in der Darstellung Lichtgeschwindigkeit im s t Diagramm bereits ber cksichtigt Das s t Diagramm best tigt die Pro portionalit t zwischen s und t also s c t Die Anpassung einer Ursprungsgeraden ergibt als Propor tionalit tskonstante c 0 3 m ns 300 000 km s m CASSY Lab 243 Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Materialen a Bar auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet E Beispiel laden Sicherheitshinweis Sicherheitshinweise aus der Gebrauchsanweisung des Laser Bewegungssensors S beachten Versuchsbeschreibung Moderne Abstandsmesser bedienen sich bei Ihrer Messung eines periodisch modulierten Laserstrahls Sie bestimmen die Phase zwischen dem ausgesendeten und dem reflektierten modulierten Laserstrahl und erhalten mit der bekannten Modulationsfrequenz die Laufzeitt des Lichts f r den Weg zum Re flektor und wieder zur ck Die Abstandsmesser errechnen erst danach den Abstand unter Zuhilfenahme der bekannten Lichtgeschwindigkeit In diesem Versuch wird der Laser Bewegungssensor S Laser S als Laufzeitmesser eingesetzt weil
311. essung mit F9 starten Meldung Triggersignal fehlt erscheint e Fotoelement sehr langsam von Hand in Richtung Wegaufnehmer verschieben Sobald der Start punkt bei 5 5 cm berschritten wird beginnt das Einlesen von Messwerten e Messung mit F9 stoppen Auswertung Bereits w hrend der Messung erscheint die Intensit tsverteilung des Beugungsbildes Die gemessene Intensit tsverteilung kann nun durch eine Freie Anpassung Alt F mit dem Ergebnis der f r kleine Beugungswinkel tan a sA1 L durchgef hrten Modellrechung verglichen werden Dazu folgende Formel verwenden A sin 180 B 0 633 x C 150 180 B 0 633 x C 150 2 sin 2 180 D 0 633 x C 150 sin 180 D 0 633 x C 150 2 3 Verschiebung sA1 senkrecht zur optischen Achse Intensit t lo Spaltbreite b in um Korrektur der Lage des Hauptmaxima Spaltabstand d in um Anzahl der Spalte hier Doppelspalt N 2 Abstand zwischen Blende und Fotoelement hier L 150 cm Wellenl nge des He Ne Lasers hier 0 633 um PT ZOOU gt X lt Bei dieser Anpassung wurde die Wellenl nge 0 633 um des He Ne Lasers als bekannt vorausge setzt und die Spaltbreite b und der Spaltabstand d bestimmt Umgekehrt kann bei bekannter Spalt breite b und bekanntem Spaltabstand d die Wellenl nge X des Lasers bestimmt werden F r die Freie Anpassung sollten sinnvolle Startwerte f r Spaltbreite und Spaltabstand verwendet wer den z B B 200 um f r b 0 2 mm und
312. esswerten des Versuchsbeispiels die Rechnung AH 28 qa5 215 215 0 419010 9 327 8 Jig 75 6 Dies liegt nahe am Literaturwert von 334 J g A CASSY Lab 375 AHf ist wesentlich gr er als die W rmekapazit t von 1 g Wasser AH 334 79 7 Cw 1g 419 Das bedeutet Mit der Energie die ben tigt wird um 1 g Eis von 0 C zu schmelzen kann 1 g Wasser von 0 C auf ca 80 C erhitzt werden 376 CASSY Lab m Gasgesetze SB auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet Beispiel f r Gesetz von Boyle Mariotte isotherm laden Beispiel f r Gesetz von Amontons isochor laden 21 Beispiel f r Gesetz von Gay Lussac isobar laden Versuchsbeschreibung In diesem Versuch werden die 3 Messgr en Druck p Temperatur T und Volumen V parallel erfasst Bei idealem Verhalten des jeweiligen Gases gilt das ideale Gasgesetz p V n R T wobei n die Stoffmenge in mol und R 8 315 J K mol die allgemeine Gaskonstante ist Zur experi mentellen Best tigung des Gasgesetzes wird von den drei variablen Parametern p V und T jeweils einer konstant gehalten Somit kommt man zu drei abgeleiteten Gesetzm igkeiten Gesetz von Boyle Mariotte T konst isotherm p 1 V Gesetz von Amontons V konst isochor p T Gesetz von Gay Lussac p konst isobar V T Ben tigte Ger te 2 Sensor CASSYs 524 010 1 CASSY Lab 524 200 m CASSY Lab 377 Paar Kabel 100 cm rot und blau 501 46 PC ab Windows 95 98 NT Temperat
313. eten sich Parabel und Geradenanpassung sowie Mittelwertberechnung an Zur Best tigung der Newtonschen Bewegungsgleichung muss eine weitere Tabelle gef llt werden die auf der Newton Seite der Darstellung schon vorbereitet ist Nach der Bestimmung eines Winkelbe schleunigungswertes als Mittelwert eines a t oder als Steigung eines o t Diagramms kann dieser mit der Maus aus der Statuszeile in die Tabelle gezogen werden Drag amp Drop Der Parameter Drehmo ment M bzw Tr gheitsmoment J wird direkt ber die Tastatur in die Tabelle eingetragen Bereits w hrend der Tabelleneingabe entsteht das gew nschte Diagramm Die Achsen k nnen nach Anklicken mit der rechten Maustaste leicht umgerechnet oder umskaliert werden z B amp 1 o Als weitere Auswertung ist es m glich durch zus tzliche Formeln z B die Rotationsenergie mit der geleisteten Arbeit zu vergleichen Die Rotationsenergie ist E 0 5 J amp w 2 J als Zahlenwert eintippen amp w steht f r und die geleistete Arbeit berechnet sich zu W M amp bA1 M als Zahlenwert eintippen amp b steht f r m CASSY Lab 113 Drehimpuls und Energieerhaltung Drehsto auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Mit dem Drehsystem lassen sich die Winkelgeschwindigkeiten zweier K rper vor und nach ihrem Sto aus den Verdunkelungszeiten zweier Lichtschranken ermitteln Auf diese Weise lassen sich der Drehimpulserhaltungssatz f r den el
314. etragen Bereits w hrend der Tabelleneingabe entsteht das gew nschte Diagramm Die Achsen k nnen nach Anklicken mit der rechten Maustaste leicht um gerechnet oder umskaliert werden z B a 1 a Als weitere Auswertung ist es m glich durch zus tzliche Formeln z B die kinetische Energie mit der geleisteten Arbeit zu vergleichen Die kinetische Energie ist E 0 5 m v 2 m als Zahlenwert eintippen und die geleistete Arbeit berechnet sich zu W F sA1 F als Zahlenwert eintippen 100 CASSY Lab Impuls und Energieerhaltung Sto Alternativ mit Luftkissenfahrbahn auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden m CASSY Lab 101 Versuchsbeschreibung Auf einer Fahrbahn lassen sich die Geschwindigkeiten v zweier Wagen vor und nach ihrem Sto aus den Verdunkelungszeiten zweier Lichtschranken ermitteln Auf diese Weise lassen sich der Impulser haltungssatz f r den elastischen und unelastischen Sto sowie der Energieerhaltungssatz f r den elastischen Sto best tigen Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Timer Box oder Timer S 524 034 oder 524 074 1 Fahrbahn 337 130 2 Fahrbahnwagen 337 110 1 Zusatzmassen 337 114 1 Sto feder f r Fahrbahnwagen 337 112 2 Kombi Lichtschranken 337 462 2 Verbindungskabel 6 polig 501 16 1 PC ab Windows 95 98 NT Alternativ mit Luftkissenfahrbahn 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Timer Box oder Timer S 524 034 oder 5
315. ewichtslage etwa in der Mitte des mit Wasser gef llten Be chers befinden Um eine ann hernd laminare Fl ssigkeitsreibung zu erzielen Hohlzylinder m glichst senkrecht ausrichten Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Falls die Modellbildung noch nicht erw nscht ist w hrend der Messung auf Darstellung Standard schalten e Wegnullpunkt in Gleichgewichtslage des Pendels definieren gt 0 amp in Einstellungen sA1 eventuell Laser Bewegungssensor S vorher ein paar Minuten warm laufen lassen e Hohlzylinder nach unten auslenken e Messung mit F9 starten e Hohlzylinder loslassen Die Messung startet automatisch beim ersten Durchqueren der Gleichge wichtslage bei s 0 Modellbildung Im vorliegenden Beispiel wurden die beiden Anfangsbedingungen s t 0 0 und v t 0 vo gew hlt weil im Wegnullpunkt getriggert wurde Anfangsgeschwindigkeit vo Federkonstante D Masse m und Rei bungskonstante Fo k nnen durch Ziehen am Zeiger des entsprechenden Anzeigeinstruments oder durch Linksklick oder nach Rechtsklick so ver ndert werden dass das Modell mit der Messung berein stimmt Die Abh ngigkeit der Modell Reibungskraft von der Geschwindigkeit ist in der Darstellung Reibungs kraft zu sehen L sung der Differenzialgleichung Im Gegensatz zur Coulomb Reibung Reynolds Reibung und Newton Reibung kann bei der Sto kes Reibung die Differenzialgleichung analytisch gel st werden Man erh lt mit den Anfangsbedin gungen s t 0 0 u
316. f higkeits Box 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Leitf higkeits Box 524 037 1 Leitf higkeits Messzelle 667 426 1 Magnetr hrer 666 845 1 Becherglas 250 ml hF 664 113 1 Stativrohr 666 607 1 Doppelmuffe 301 09 1 Kleinklemme 666 551 1 Messzylinder 100 ml 665 754 1 Messpipette 1 ml 665 994 1 Pipettierball 666 003 1 PC ab Windows 95 98 NT Ben tigte Chemikalien 0 8 ml L sung von terti rem Butylchlorid c 0 1 mol l in Aceton Gefahrenhinweis K Aceton ist leicht entz ndlich Von Z ndquellen fernhalten Versuchsvorbereitung siehe Skizze e Magnetr hrer mit Stativ aufbauen e Im Messzylinder 90 ml dest Wasser und 10 mI Aceton abmessen und in das Becherglas geben e Ein Magnet R hrst bchen hinzuf gen und das Becherglas auf den Magnetr hrer setzen Die Leit f higkeits Messzelle so am Stativ einspannen das sie bis knapp unter die Luftaustritts ffnung ein taucht Magnetr hrer einschalten e Die Leitf higkeits Box auf Eingang A des Sensor CASSYs stecken die Leitf higkeits Messzelle ber die Bananenstecker mit der Leitf higkeits Box verbinden Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden Chemie Box oder Leitf higkeits Adapter S E Einstellungen laden Leitf higkeits Box Hinweis zum angezeigten Leitf higkeitswert m CASSY Lab 353 Der Anfangswert der Leitf higkeit sollte f r den Versuch 10 uS cm nicht berschreiten Ist dies dennoch der Fall muss die Messzelle durch Sp len mit dest Wasse
317. f den n chsten Versuch verwiesen Die in diesem Versuch untersuchten Signale S1 werden durch folgende Funktionen erzeugt Dreieck S1 4 1 2 saw f t Rechteck S1 4 2 square f t 1 mit der Frequenz f 0 5 Hz Anmerkungen zur Fourier Transformation Ein kontinuierliches zeitabh ngiges Signal S1 wird bei der computergest tzten Messung zu bestimmten Zeiten abgetastet Auf diese Weise erh lt man ein digitalisiertes Signal das mit blichen Methoden der digitalen Signalverarbeitung Signal Rausch Verbesserung durch Fourier Transformation Gl tten des Signals durch Mittelung etc weiter bearbeitet werden kann Das Abtast Theorem gibt Auskunft dar ber in welchem zeitlichen Abstand eine Messung des Signalwertes erfolgen muss damit der zeitliche Signalverlauf wieder aus den digitalisierten Messwerten Datenpunkte ermittelt werden kann F r eine Digitalisierung des Signals mit hinreichender Anzahl von Datenpunkte muss die Abtastfrequenz fs mindestens doppelt so gro sein wie die maximale im Signal vorkommende Frequenz fmax welche die Breite des Frequenzspektrums bestimmt Ist diese Bedingung fs gt 2fmax nicht erf llt d h erfolgte die Digitalisierung des Signals bei einer zu niedrigen Abtastfrequenz fs so wird die Form des Signals nicht mehr erfasst Aliasing Die Abtastfrequenz fs des Messsignals wird in den Messparametern F5 durch das eingestellte Intervall At 1 fs festgelegt Das Fourier Theorem besagt dass jedes zeitabh
318. fe der Pipette 10 ml 10 prozentige Phosphors ure c H3PO4 ca 1 1 mol l vor die B rette wird ber den Trichter bis zur Nullmarkierung mit 1 molarer Kalilauge bef llt 308 CASSY Lab m Die Einbauh he der pH Elektrode muss so eingestellt werden dass das Messdiaphragma einerseits vollst ndig in die Fl ssigkeit eintaucht andererseits die Glasmembran aber nicht vom rotierenden R hrst bchen besch digt werden kann Zur Verdeutlichung der Aquivalenzpunkte k nnen wenige Tropfen eines Gemisches aus Methylrot und Phenolphthalein in die L sung gegeben werden Kalibrierung F r genaue Messungen muss beim ersten Mal und sp ter in gr eren Zeitabst nden eine Kalibrierung der pH Elektrode erfolgen Einstellungen laden Chemie Box oder pH Adapter S Einstellungen laden pH Box In Einstellungen pHA1 die Schaltfl che Korrigieren w hlen pH Elektrode mit destilliertem Wasser absp len in die Pufferl sung pH 7 00 eintauchen und kurz bewegen e Als ersten Sollwert 7 00 eintragen und nach Erreichen eines stabilen Messwertes die Schaltfl che Offset korrigieren bet tigen e pH Elektrode mit destilliertem Wasser absp len in die Pufferl sung pH 4 00 eintauchen und kurz bewegen e Als zweiten Sollwert 4 00 eintragen und nach Erreichen eines stabilen Messwertes die Schaltfl che Faktor korrigieren bet tigen e F r sp tere Verwendungen die kalibrierten Einstellungen mit F2 unter einem neuen Namen ab speichern e Sensor CASSY p
319. feldbedingung erf llen F r Dipolantennen ist das ab ro gt 100 cm meistens erf llt Der in den Einstellungen A zu findende Fernfeld Rechner bestimmt nach Eingabe von DT gr te Quer oder L ngsabmessung der Testantenne den Mindestabstand ro f r den bergang ins Fernfeld Testantenne X2 Dipol in die Zentralaufnahme f r Steckachsen im Antennendrehtisch stecken sodass die Achse ausgerichtet zu den markierten Referenzlinien auf dem Drehteller verl uft Verbinden Sie die BNC Ausgangsbuchse der Testantenne durch ein Koaxkabel mit der BNC Buchse TEST ANTENNA IN im Drehteller Stellen Sie die Antenne mit ihrer Hauptstrahlrichtung in die 0 Position Schalten Sie den Antennendrehtisch durch Anschluss des Steckernetzteils ein Der Drehtisch f hrt in die Startposition 180 Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Falls noch nicht geschehen den Antennendrehtisch als angeschlossenes Ger t ausw hlen Dazu in den Allgemeinen Einstellungen den Antennendrehtisch auf die gew nschte Serielle Schnittstelle legen Danach speichert Neue Vorgaben abspeichern diese Belegung ab e Wenn notwendig in den Einstellungen A die Einstellungen des Antennendrehtischs ndern Bei Verwendung der Dipolantenne muss dort der Biasstrom eingeschaltet sein Falls kein PIN Modulator vorhanden ist muss auf Gunn Modulation geschaltet werden e Messung durch F9 Stoppuhr starten Nach kurzer Pause l uft der Drehtisch in Vorw rtsrichtung an wobei jetzt die eig
320. ffe 301 01 Universalklemme 0 80 mm 666 555 oo oo oo 0 22 0 02 22 0 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Die Ausgangsstufe des Szintillationsz hlers wird mit der VKA Box und dem Hochspannungsnetzger t verbunden Das Pr parat wird mittels Stativmaterial ber dem Szintillationsz hler platziert so dass es sich einige Zentimeter oberhalb des Detektors befindet Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Zur Energiekalibrierung das Mischpr parat ber dem Detektor anbringen Spektrum aufnehmen F9 und anhand der Linien bei 662 keV und 59 5 keV kalibrieren e Das Mischpr parat entfernen und das Ra 226 Pr parat anbringen Spektrum aufnehmen Auswertung Anhand der Literaturwerte oder auch von Internetadressen wie http nucleardata nuclear lu se nuc leardata toi werden die gemessenen Linien den einzelnen Isotopen der Radium Zerfallskette zuge ordnet m CASSY Lab 279 Aufnahme des komplexen y Spektrums eines Gl hstrumpfes auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Sicherheitshinweis Beim Umgang mit radioaktiven Pr paraten sind l nderspezifische Auflagen zu beachten in der Bun desrepublik Deutschland z B die Strahlenschutzverordnung StrIlSchV Die im Versuch verwandten radioaktiven Stoffe sind nach StrlSchV f r den Unterricht an Schulen bauartzugelassen Da sie ioni sierende Strahlung erzeugen m ssen beim Umgang dennoch folgende Sicherheitsregeln befolgt werden Pr p
321. ffe sind nach StrlSchV f r den Unterricht an Schulen bauartzugelassen Da sie ioni sierende Strahlung erzeugen m ssen beim Umgang dennoch folgende Sicherheitsregeln befolgt werden Pr parate vor dem Zugriff Unbefugter sch tzen Vor Benutzung Pr parate auf Unversehrtheit berpr fen Zur Abschirmung Pr parate im Schutzbeh lter aufbewahren Zur Gew hrleistung einer m glichst kurzen Expositionszeit und einer m glichst geringen Ak tivit t Pr parate nur zur Durchf hrung des Experiments aus dem Schutzbeh lter nehmen e Zur Sicherstellung eines m glichst gro en Abstandes Pr parate nur am oberen Ende des Me tallhalters anfassen Versuchsbeschreibung Der Energieverlust von a Strahlung in einer Aluminiumfolie oder Goldfolie wird in Abh ngigkeit von der a Energie bestimmt 262 CASSY Lab m Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 VKA Box 524 058 1 Am 241 Pr parat 559 82 1 Ra 226 Pr parat 559430 1 Streukammer nach Rutherford 559 56 1 Aluminium Folie in Fassung 559 52 1 Diskriminator Vorverst rker 559 93 1 Verbindungskabel 6polig 1 5 m 501 16 1 HF Kabel 1m 501 02 1 HF Kabel 0 25 m 501 01 1 Drehschieber Vakuumpumpe 378 73 1 Kleinflansch DN 16 KF 378 031 1 Vakuumschlauch d 8 mm 307 68 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Das Pr parat die Folie und der Detektor werden in der Rutherford Streukammer montiert Der Detektor wird ber das kurze HF Kabel mit dem Diskrim
322. g Die digitalen Eing nge sind mit jeweils zwei 10 poligen Steckverbindern zum direkten Anschluss an die Automatisierungstechnik versehen Zus tzlich sind jeweils acht mit 2 mm Buchsen und Zustand LEDs best ckt Digitale Ausg nge Qo bis Q15 Logik 5 V oder 24 V Ausgangsstrom 10 mA bei interner 5 V Versorgung 500 mA bei externer Stromversorgung bis 30 V Summenstrom 2A Abtastrate max 100 Werte s PC abh ngig Die digitalen Ausg nge sind mit jeweils zwei 10 poligen Steckverbindern zum direkten Anschluss an die Automatisierungstechnik versehen Zus tzlich sind jeweils acht mit 2 mm Buchsen und Zustand LEDs best ckt PROFIBUS Anschluss mit 9 poliger Sub D Buchse passiver Teilnehmer Slave am Feldbus PROFIBUS DP mit 16 digitalen Ein und Ausg ngen und einer Ubertragungsrate bis max 3 Mbit s Adresse ber CASSY Lab einstellbar USB Port zum Anschluss eines Computers CASSY Bus zum Anschluss von Sensor CASSYs oder Power CASSYs Abmessungen BxHxT 115 mm x 295 mm x 45 mm Masse 1 0 kg Lieferumfang 1 1 oo Profi CASSY Software CASSY Lab ohne Freischaltcode f r Windows 95 98 NT oder h her mit ausf hrlicher Hilfe 20 Nutzungen frei dann als Demoversion nutzbar Installationsanleitung USB Kabel Steckernetzger t 12 V 1 6 A GSD Datei LDO66F GSD zur einfachen Parametrierung des PROFIBUS auf der CASSY Lab CD Anwendungen CBS9 Anlagen Simulator f r SPS COM3LAB Digitaltechnik und MFA CASSY Lab zur Aufnahme u
323. g Auch Updates sind damit uneingeschr nkt verwendbar E Update aus dem Internet laden Erste Messwerte Wenn ein oder mehrere CASSYs erkannt worden sind zeigt die CASSY Seite des Einstellungsfensters F5 die aktuelle Konfiguration mit eventuell aufgesteckten Sensorboxen Um eine Messung durch zuf hren braucht nur der entsprechende Eingang oder Ausgang angeklickt zu werden Einstellungen cassY Paramster Formel FFT Darstellung Kommentar Allgemein m 5 AD e o r U e a D s o s LD 524 010 LD 524 011 Ein aktiver Ein oder Ausgang Kanal wird danach farbig markiert und als Button rechts oben zu den Speed Buttons des Hauptfensters einsortiert hier IA1 und UB1 Diese Buttons stellen die einfachste M glichkeit dar ein Anzeigeinstrument des Kanals anzuzeigen oder zu schlie en linke Maustaste oder seine Einstellungen zu ver ndern rechte Maustaste Au erdem erscheint der Kanal anfangs automatisch in der Tabelle und im Diagramm 10 CASSY Lab F3 F2 F9 F5 F6 F4 rear n a a k Bas l s AA a Ia Uo D dl Kennlinie F1 Un la 0 0 0 00 0 000 U 10 CEL u 0 1 0 00 0 000 lieixj 10 5 o 5 10 ol Us 0 01V Die grunds tzlichen Funktionen lassen sich gezielt mit den Speed Buttons D in der oberen Zeile ausf hren Die wichtigsten Speed Buttons lassen sich auch mit den Funktionstasten bedienen Darunte
324. g der inneren Bauteile zu gew hrleisten Metallene Gegenst nde andere Fremdk rper und Wasser von L ftungsschlitzen fernhalten Ger t nicht in Betrieb nehmen wenn solche Gegenst nde ins Innere des Ger tes gelangt sind Ger t nur durch eine Elektrofachkraft ffnen lassen Starke Ersch tterungen des Ger tes vermeiden Siehe auch 60 CASSY Lab m Technische Daten 1 Analoger Spannungseingang auf 4 mm Buchsen Aufl sung 12 Bit Messbereiche 5 50 500 mV 5 50 250 V Messgenauigkeit 1 Eingangswiderstand 21 MQ Abtastrate max 10 000 Werte s Anzahl Messwerte praktisch unbegrenzt PC abh ngig bis 100 Werte s bei h herer Messrate max 16 000 Werte 1 Analoger Spannungseingang f r Steckdose alternativ verwendbar Aufl sung 12 Bit Messbereich 250 V Messgenauigkeit 1 Eingangswiderstand 2 MQ Abtastrate max 10 000 Werte s Anzahl Messwerte praktisch unbegrenzt PC abh ngig bis 100 Werte s bei h herer Messrate max 16 000 Werte 1 Analoger Stromeingang f r 4 mm Sicherheitsbuchsen und Steckdose Aufl sung 12 Bit Messbereiche 0 2 2 20 mA 0 2 2 10 A Messgenauigkeit 1 Eingangswiderstand 10 Q ca 0 01 Q Abtastrate max 10 000 Werte s Anzahl Messwerte praktisch unbegrenzt PC abh ngig bis 100 Werte s bei h herer Messrate max 16 000 Werte Anschluss des Verbrau wahlweise ber 4 mm Sicherheitsbuchsen oder Steckdose Frontseite chers Anzeige 5 stellige 7
325. g des GCs mit Luftpumpe verbinden Ausgang mit Blasenz hler e Luftpumpe einschalten e GC mit Steckernetzger t verbinden LED am GC leuchtet Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden Mit den Nullpunktsreglern am GC die Nulllinie bei ca UA1 0 05 V einstellen Probemessung mit F9 starten Sobald eine stabile Nulllinie aufgezeichnet wird die Probemessung wieder mit F9 stoppen Mit der Dosierspritze zun chst ohne Kan le vom Feuerzeug ca 1 ml Gas mehrmals aufziehen Dann Kan le aufsetzen und das Gas bis auf 0 05 ml aussto en Die verbliebenen 0 05 ml Gas in den Einspritzkopf des GCs injizieren e Aufzeichnung des Spannungsverlaufs erneut mit F9 starten und solange fortsetzen bis alle zu erwartenden Peaks erschienen sind und Messung wieder mit F9 stoppen Messreihe abspeichern e Zur Identifizierung einzelner Komponenten den Versuch mit einer Referenzsubstanz z B n Butan wiederholen Messreihe ebenfalls abspeichern Auswertung Durch Zoomen Auswertemen ber rechten Mausklick auf Diagramm kann der entscheidende Kur venausschnitt bildschirmf llend dargestellt werden Zur Bestimmung der Retentionszeiten kann eine senkrechte Markierungslinie durch den Maximalwert eines Peaks gelegt oder der Peakschwerpunkt berechnet werden Die Retentionszeit kann als Text in das Diagramm geschrieben werden Der Vergleich der Retentionszeit des Referenzpeaks n Butan mit denen der Komponenten in der Probe zeigt dass es sich bei der 4 S
326. g erfolgt eine Steuerung der Heizung Ben tigte Ger te 2 Sensor CASSYs 524 010 1 CASSY Lab 524 200 4 Temperatur Boxen 524 045 8 Temperaturf hler NiCr Ni 666 193 1 CPS Spannungsversorgung schaltbar 666 471 1 Rektifikationsapparatur CE2 661 311 1 Rahmen CE2 661 301 1 CPS Netzverteiler 665 497 1 Profilrahmen 666 425 392 CASSY Lab m 1 Paar Kabel 50 cm rot und blau 501 45 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Informationen zum Versuchsaufbau der Apparatur siehe Skizze finden Sie in der Literatur 668 921 und in der Gebrauchsanweisung zur Rektifikationsanlage Die Sicherheitshinweise in der Gebrauchsanweisung sind unbedingt zu beachten Beide Sensor CASSY s in die obere Schiene des CPS Rahmens einsetzen und kaskadieren Auf die Analogeing nge A1 B1 A2 und B2 werden Temperatur Boxen aufgesteckt Die Tempera tur Boxen werden mit jeweils 2 NiCr Ni Temperaturf hlern verbunden Die Temperaturf hler belegen in der Rektifikationsapparatur vom Sumpf der Kolonne aufsteigend bis zum Kolonnenkopf folgende Rei henfolge dA11 Sumpf A12 9811 9B12 A21 BA22 8B21 9B22 Kolonnenkopf Der Spannungsausgang S1 wird mit der CPS Spannungsversorgung verbunden und der Drehknopf am CASSY ungef hr auf Mittelstellung gebracht Die CPS Spannungsversorgung dient als Anschluss des Heizpilzes Dieser sollte so angesteuert werden dass er bei einer bestimmten Temperatur BA11 im Kolonnensumpf und nach einer gewissen Zei
327. g pH 4 00 eintauchen kurz bewegen Als zweiten Sollwert 4 00 eintragen und Faktor korrigieren In Einstellungen Leitf higkeit CB1 Korrigieren w hlen Statt Faktor 1 00 den auf dem Elektrodenschaft eingravierten Faktor eintragen und Faktor korri gieren F r eine sp tere Verwendung kalibrierte Einstellungen mit F2 unter einem neuen Namen abspei chern Sensor CASSY Elektroden und Sensorboxen so markieren dass sie sp ter am gleichen Eingang wieder verwendet werden k nnen nur dann passt die gespeicherte Kalibrierung Versuchsdurchf hrung Kalibrierte Einstellungen verwenden oder laden Anfangswerte mit F9 aufnehmen Die Natronlauge kontinuierlich zutropfen lassen und alle 0 5 ml den zugeh rigen pH und Leitf higkeitswert mit F9 erfassen 322 CASSY Lab m Auswertung F r die Bestimmung des quivalenzpunkts gibt es zwei M glichkeiten pH Wert Mit rechter Maustaste auf das Diagramm klicken in weitere Auswertungen quivalenzpunkt bestimmen anklicken und den gew nschten Kurvenbereich markieren Der Wert gegebenenfalls mit pK Wert erscheint in der Statuszeile links unten und kann als Text an eine beliebige Stelle im Dia gramm eingetragen werden Leitf higkeit Mit rechter Maustaste auf das Diagramm klicken in Anpassung durchf hren die Ausgleichsgerade w hlen und den linken Ast der Leitf higkeitskurve markieren Ebenso f r den rechten Ast verfahren Als Markierung kann eine senkrechte Linie durch den Schnittpu
328. geben werden Versuchsdurchf hrung e Kalibrierte Einstellungen verwenden oder laden e Den ersten Messwert mit der Taste F9 oder der Schaltfl che 5 ermitteln e Die Natronlauge kontinuierlich langsam zutropfen lassen und in Abst nden von 0 2 ml mit F9 den pH Wert aufnehmen Auswertung Am quivalenzpunkt V Veq ist die vorgelegte Essigs ure vollst ndig mit der Natronlauge umgesetzt HAc NaOH gt Na Ac H20 Da die beiden Stoffe im Verh ltnis 1 1 miteinander reagieren berechnet sich die Konzentration der Essigs ure nach der Gleichung CHAc VHac CNaoH Veq Zur Ermittlung des ben tigten Volumens an NaOH wird der quivalenzpunkt durch CASSY Lab be stimmt Dies geschieht einfach durch Bet tigen der rechten Maustaste im Diagramm Auswahl des Unterpunkts weitere Auswertungen und Anklicken von quivalenzpunkt bestimmen Dazu muss man nur noch den gew nschten Kurvenbereich markieren und sofort werden der Aquivalenzpunkt und der pKa Wert der Kurve grafisch angezeigt Die dazu geh renden Werte stehen links unten in der Statuszeile und k nnen als Text an eine beliebige Stelle im Diagramm bertragen werden Weitere Auswertung Weiterf hrende Berechnungen k nnen einen Vergleich zwischen der gemessenen Konzentration in mol l und der Angabe auf dem Etikett des Essigs in Vol thematisieren Dazu berechnet man zun chst die Masse reiner Essigs ure in der Essigl sung indem man deren Konzentration mit der Molmas
329. gen am Ende der Fahrbahn steht e Wagen auf der Fahrbahn bewegen bis die angeh ngte Masse die Umlenkrolle gerade noch nicht ber hrt Als Startpunkt des Wagens nun die Einzelumlenkrolle auf Reiter oder einen Klemmreiter auf der Pr zisionsmetallschiene befestigen e Zun chst nur die Tellermasse 5 2 g anh ngen m CASSY Lab 69 Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Wagen an den Startpunkt schieben und festhalten im Fenster Einstellungen Weg s1 Nullpunkt durch Bet tigen von gt 0 e festlegen Messung durch Bet tigen der F9 Taste oder durch Anklicken von 5 starten und den Wagen loslassen e Zus tzlich Massen jeweils 5 g auf den Teller legen und den Versuch wiederholen Auswertung e Was wurde im Experiment gemessen siehe Tabelle oder Diagramm e Was istim Diagramm dargestellt e Wie verhalten sich die Wegdifferenzen in gleichen Zeitr umen e Auf welcher Kurve liegen die Messwerte Vermutung e Die Vermutung mit einer entsprechenden Kurve durch Anpassung durchf hren best tigen e In welcher Beziehung stehen also der Weg s und die Zeit t zueinander e Im Blatt berpr fung die Achsen durch Anklicken mit der rechten Maustaste entsprechend dar stellen Danach den Proportionalit tsfaktor durch Anpassung einer Ursprungsgeraden bestimmen Es gilt f r die drei Bewegungen 1 2 3 e Wie kann also allgemein die Bewegung mathematisch beschrieben werden Bewegungsgleichung 70 CASSY Lab Gle
330. gen laden e Waage als Messger t in den Allgemeinen Einstellungen z B ber F5 erreichbar der gew nschten seriellen Schnittstelle zuordnen z B COM2 e In Einstellungen Masse m Baudrate und Mode der Waage anpassen Einstellungen ab Werk bei Sartorius Waagen Mode 701 Baudrate 1200 Einstellungen ab Werk bei Mettler Waagen Mode 8N1 Baudrate 9600 e In einem Punkt m ssen die werkseitigen Einstellungen der Waage ge ndert werden Dazu Gebrauchsanweisung der Waage beachten Sartorius Daten bertragung als Autoprint ohne Stillstand statt Manuell nach Stillstand Mettler kontinuierliche Daten bertragung S Cont e Alle gesendeten Massewerte werden angezeigt Problembehebung e Messung mit F9 oder der Schaltfl che starten e Die Reaktion einleiten indem die Marmorst ckchen durch Kippen des Uhrglases in das Becherglas gegeben werden Das Uhrglas auf dem Becherglas belassen e Nach fast vollst ndigem Stillstand der Reaktion ca 10 min die Messwertaufnahme mit F9 oder der Schaltfl che stoppen Auswertung Die durch Kippen des Uhrglases hervorgerufenen Ausrei er am Anfang der Messung k nnen durch Mausklick auf den entsprechenden Wert und Eintragung von O0 korrigiert werden 1 Im Diagramm Standard Die Messdaten geben die Masse m des entwichenen Kohlendioxids an siehe Reaktionsgleichung Aus diesen ist die entwichene Stoffmenge n CO2 und daraus die Kon zentration der verbliebenen S ure H30
331. gewertet F I proportional s Insgesamt wird F l s B best tigt Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 1 CASSY Lab 1 Br cken Box mit Kraftsensor und Verbindungskabel 6polig 1 5 m oder 1 Kraftsensor S 1 N 524 010 524 200 524 041 314 261 501 16 524 060 m CASSY Lab 177 1 30 A Box 524 043 1 Leiterschleifenhalter 314 265 1 Leiterschleifen f r Kraftmessung 516 34 1 U Kern mit Joch 562 11 2 Spulen mit 500 Windungen 562 14 1 Polschuhaufsatz 562 25 1 Hochstrom Netzger t 521 55 1 AC DC Netzger t 0 15 V 521 501 1 Kleiner Stativfu V f rmig 300 02 1 Stativstange 47 cm 300 42 1 Leybold Muffe 301 01 2 Experimentierkabel 50 cm blau 501 26 2 Experimentierkabel 100 cm rot 501 30 2 Experimentierkabel 100 cm blau 501 31 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Die beiden Spulen werden auf den U Kern geschoben Die beiden schweren Polschuhe werden quer dar ber gesetzt Die seitlichen St nder lassen sich hierzu in ihrer H he ver ndern Der Spalt kann durch Verschieben eines der beiden Polschuhe ver ndert und mit nichtmagnetischen Abstandshaltern justiert werden Der Kraftsensor h lt eine der Leiterschleifen mit dem Leiterschleifenhalter und wird so positioniert dass die Leiterschleife in den Schlitz zwischen den Polschuhen des Elektromagneten eintaucht Die Leiter schleife darf die Polschuhe hierbei nicht ber hren Die beiden 4 mm Buchsen auf der Unterseite des Kraftsensors sind als Einspeis
332. gewertet werden Dabei ist es sinnvoll jede Messung einzeln auszuwerten und in einer separaten Datei abzuspeichern da mehrere Messungen in einer grafischen Darstellung zur Auswertung un bersichtlich werden Mehrere ausgewertete Messungen k nnen anschlie end zusammen in eine gemeinsame Darstellung geladen werden Tipp Da f r eine vollst ndige Auswertung das Experiment mit anderen Massen m und Radien r wiederholt werden muss ist die manuelle Auswertung aller Messungen sehr m hsam Die Periodendauer T und die beiden Kr fte Fmin und Fmax k nnen aber auch automatisch bestimmt werden Dazu m ssen nur die Anzeigeinstrumente T F min und F max der oberen Zeile ge ffnet werden Direkt nach einer einzelnen Messung k nnen dann die dort berechneten Werte direkt mit der Maus in die Darstellung Eingabe verschoben werden Drag amp Drop Solange sich der Dreharm noch dreht und die gemessenen Kraft noch gr er als etwa 1 N ist wird dies dann f r die abnehmenden Winkelgeschwindigkeiten z gig wiederholt m CASSY Lab 117 Zentrifugalkraft Fliehkraftger t auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden r 0 25 m m und o variabel E Beispiel laden m 0 1 kg r und w variabel Versuchsbeschreibung Mit dem Fliehkraftger t l sst sich die Zentrifugalkraft F in Abh ngigkeit von der rotierenden Masse m dem Abstand r der Masse vom Drehpunkt und der Winkelgeschwindigkeit experimentell untersuchen Damit kann die Beziehung f
333. ggeggggg poopapoog0o0oo0g OODOUSOODUDDOT OOOOOOROOODOO0D OODIODDDSOODDO auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Sicherheitshinweise Vor jedem Versuch sicherstellen dass die Heizplatte entsprechend der Kerben aufgesetzt ist und die Heizwendel den Verdr ngerkolben nicht ber hrt Der Heizkopf des Hei luftmotors kann sehr hei werden und die Pleuel des Antriebs und Verdr ngerkolbens k nnen bei laufendem Motor zu Verletzungen f hren Deshalb m ssen die Be r hrungsschutzk rbe im Betrieb immer verwendet werden Motor nicht ohne K hlwasserdurchfluss benutzen Der Motor kann sowohl an der Wasserleitung als auch mit einer Umw lzpumpe und einem Wasserreservoir benutzt werden das zweckm igerweise mit destilliertem oder abgekochten Wasser kalkfrei gef llt wird Sollte sich bei Betrieb mit Leitungswasser der Durchfluss verringern gesamtes System mit warmer Entkalkungsl sung sp len Beide Kolben des Hei luftmotors m ssen regelm ig mit Silikon l geschmiert werden Am ein fachsten geht das wenn man die Heizplatte abnimmt den Verdr ngerkolben in seine untere Stellung f hrt und mit einem Trinkhalm Silikon l mit einer Spritzflasche so einbringt dass es an der Wand des Kolbens auf den oberen Dichtring nach unten l uft Da die Dichtung nicht v llig dicht ist gelangt nach kurzer Zeit auch gen gend Ol auf den unteren Dichtring Bei ungen gender Schmierung wird der Motor laut und l uft nur noch mit verringerter
334. giert die bei 25 C kalibrierte Leitf higkeit CA1 f r die neue Temperatur B1 34 CASSY Lab m Sensor CASSY Einf hrung Sensor CASSY USB bzw seriell ist ein kaskadierbares Interface zur Messdatenaufnahme zum Anschluss an den USB Port eines Computers ab Windows 98 2000 bzw die serielle Schnitt stelle RS232 an ein weiteres CASSY Modul oder an das CASSY Display 4 fach galvanisch getrennt Eing nge A und B Relais R Spannungsquelle S bis zu 8 CASSY Module kaskadierbar dadurch Vervielfachung der Ein und Ausg nge bis zu 8 Analogeing nge pro Sensor CASSY ber Sensorbox nachr stbar automatische Sensorboxerkennung durch CASSY Lab plug amp play mikrocontrollergesteuert mit CASSY Betriebssystem jederzeit bequem ber Software f r Leis tungserweiterungen aktualisierbar variabel aufstellbar als Tisch Pult oder Demoger t auch im CPS TPS Experimentierrahmen Spannungsversorgung 12 V AC DC ber Hohlstecker oder ein benachbartes CASSY Modul Developer Information f r eigene Softwareentwicklung im Internet verf gbar Sicherheitshinweise Zu Ihrer eigenen Sicherheit Sensor CASSY nicht mit Spannungen ber 100 V beschalten Transport mehrerer kaskadierter CASSY Module nur im Experimentierrahmen oder einzeln die mechanische Stabilit t der Kopplung ohne Experimentierrahmen reicht nur zum Experimentieren und nicht zum Transport aus Zur Spannungsversorgung der CASSY Module m glichst nur mitgeliefertes Steckernet
335. gsstoffen im chemischen Gleichgewicht A B 7 gt AB _ IAs A B Eyrings entscheidende Leistung war der Beweis dass die aktivierten Komplexe jeder chemischen Elementarreaktion mit der gleichen Geschwindigkeitskonstante in die Produkte umgewandelt werden K ACI KaT age dt h Hier ist C das Produkt der Elementarreaktion kb die Boltzmann Konstante h das Plancksche Wir kungsquantum und T die absolute Temperatur Die Geschwindigkeit der gesamten Reaktion betr gt demnach Ao KT dt mit der Geschwindigkeitskonstante K A B 366 CASSY Lab m ga E t h Aus der Thermodynamik ist bekannt dass jede Gleichgewichtskonstante K aus der Differenz der freien Enthalpien der Produkte und Edukte bestimmt werden kann Es gilt also AG RT InK AG AH Tas Setzt man diese beiden Ausdr cke in die Gleichung der Geschwindigkeitskonstanten ein erh lt man die Gleichung von Eyring k Ko T ast r AH RT h AS hei t Aktivierungsentropie AH ist die Aktivierungsenthalpie Diese beiden Parameter lassen R ckschl sse auf den Ubergangszustand einer Reaktion zu Eine negative Aktivierungsentropie wie im Versuchsbeispiel weist im Vergleich zum Ausgangszustand auf einen bergangszustand h herer Ordnung hin d h es m ssen zum Erreichen des aktivierten Komplexes Bindungen ausgebildet werden bzw die Teilchen in einer bestimmten Position zueinander stehen Ist AS negativ wirkt die Entropie bei steig
336. h Je nach Ger t kann ein ungekreuztes Kabel 1 1 Kabel oder ein ge kreuztes Kabel Nullmodemkabel notwendig sein VideoCom IRPD und MFA 2001 ben tigen ein 1 1 Kabel Waagen in der Regel ein Nullmodemkabel e Einheit falsch Zu Testzwecken kann die Einheit gel scht werden Dann werden alle Zahlenwerte angezeigt Bei VideoCom IRPD und MFA 2001 stimmt die Einheit immer e Ger t sendet nicht berpr fen Sie dies mit einem Terminalprogramm wie Hyperterminal geh rt zu Windows eine Nachinstallation dieser Komponente in der Systemsteuerung kann aber notwendig sein Einschr nkungen bei VideoCom Der angegebene Anzeigebereich wird gleichzeitig zur Wegkalibrierung von VideoCom verwendet und sollte daher der Breite des Sichtfeldes von VideoCom entsprechen Es wird nur die Position des ersten erkannten Reflexes angezeigt F r mehrere Positionen kann nach wie vor die VideoCom Software verwendet werden 64 CASSY Lab m Die Messung wird nicht zeitsynchron durchgef hrt VideoCom sendet zwar 80 Positionen pro Sekunde doch die Software synchronisiert die Messwertaufnahme nicht darauf Es sollte also ein Zeitintervall von mindestens 100 ms zur Messung verwendet werden Dies reicht f r die typische VideoCom Anwendung zusammen mit CASSY auch aus Positionsregelung 2 Siehe auch MetraHit Es wird ein MetraHit 14S bis 18S 531 28 531 30 unterst tzt wenn dieses mit einem Schnittstellen adapter 531 31 ausger stet ist Die Messgr
337. h der Blutdruckkurve werden Systole und Diastole bestimmt und in die Statuszeile eingetragen Durch Doppelklick auf die Systole oder Diastole k nnen diese wieder aus dem Diagramm gel scht werden 22 CASSY Lab m Letzte Auswertung l schen Die jeweils letzte Auswertung wird wieder zur ckgenommen Dies ist f r folgende Auswertungen m g lich 21 Markierung setzen 21 Mittelwert einzeichnen E Anpassung durchf hren E Integral berechnen E Weitere Auswertungen Abk rzung Tastatur Alt Backspace Alle Auswertungen l schen Alle Auswertungen werden gel scht Betroffen sind die Auswertungen 21 Markierung setzen 21 Mittelwert einzeichnen E Anpassung durchf hren E Integral berechnen E Weitere Auswertungen Bereich l schen nur Messwerte Die Messwerte des markierten Kurvenbereichs werden gel scht Das betrifft nur Messwerte die auf der y Achse dargestellt werden Nicht gel scht werden k nnen ausgewertete Gr en z B durch eine Formel berechnet oder Werte auf der x Achse Zwischenablage Mit Diagramm kopieren und Fenster kopieren k nnen das Diagramm und das Hauptfenster als Bitmap in die Zwischenablage von Windows kopiert werden Dort stehen sie dann zur Weiterverarbei tung anderen Windows Programmen zur Verf gung m CASSY Lab 23 Addition Subtraktion von Spektren VKA Box Das Addieren Subtrahieren von Spektren erfolgt in der bersichtsdarstellung Hierzu wird einfach ein Spektrum auf ein ander
338. h f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet E Beispiel laden Chemie Box oder NiCr Ni Adapter S E Beispiel laden Temperatur Box m CASSY Lab 311 Versuchsbeschreibung Durch Aufnahme des Temperaturverlaufs beim Erhitzen einer Substanz kann deren Schmelz und Erstarrungspunkt ermittelt werden Ben tigte Ger te mit Chemie Box oder NiCr Ni Adapter S a a a NN l A a Ml 0 0 oo Sensor CASSY 524 010 CASSY Lab 524 200 Chemie Box oder NiCr Ni Adapter S 524 067 3 Temperaturf hler NiCr Ni Type K 529 676 Bechergl ser 250 ml hF 664 113 Bunsenstativ 666 504 Stativrohr 13 mm 666 607 Universalmuffe 666 615 Doppelmuffen 301 09 Universalklemmen 666 555 Reagenzglas aus 664 043 Doppelspatel 666 962 Heizplatte z B 666 767 PC ab Windows 95 98 NT Ben tigte Ger te alternativ mit Temperatur Box a a a DN la a a Ml 0 Sensor CASSY 524 010 CASSY Lab 524 200 Temperatur Box 524 045 Temperaturf hler NTC 666 212 Bechergl ser 250 ml hF 664 113 Bunsenstativ 666 504 Stativrohr 13 mm 666 607 Universalmuffe 666 615 Doppelmuffen 301 09 Universalklemmen 666 555 Reagenzglas aus 664 043 Doppelspatel 666 962 Heizplatte z B 666 767 PC ab Windows 95 98 NT Ben tigte Chemikalien 4 Palmitins ure 50 g 674 0500 Versuchsvorbereitung siehe Skizze Ein Becherglas zu etwa mit Wasser f llen und auf der Heizplatte auf 80 bis 90 C erhitzen Das Reagenzglas 3 bis 4 cm hoch mit Palmitins ure f ll
339. h saure Eigenschaften auf w hrend keine der untersuchten Substanzen ann hernd gleich stark alkalisch ist Die mit einem pH Wert von 8 9 am st rksten basische L sung entstand durch das Erhitzen von Wasser in einem stark verkalkten Wasserkocher die geringen Mengen sich l senden Calciumcarbonats bewirkten dort die Erh hung des pH Werts gegen ber Leitungswasser um ca 2 Getr nke mit Fruchtanteilen zeigen in der Regel verh ltnism ig stark saure Eigenschaften Dies ist besonders gut an Hand der beiden im Beispiel untersuchten Teesorten zu verdeutlichen F r den sauren Charakter sind die in Fr chten enthaltenen S uren als urs chlich zu betrachten organische S uren wie z B Citronens ure Apfels ure und Weins ure Diese sind teilweise auch Bestandteile des menschlichen und tierischen Stoffwechsels Citronens urenzyklus Kohlens ure H2CO3 im Mine ralwasser bewirkt nur eine im Vergleich zu den Getr nken mit Fruchtgehalt wesentlich schw chere 298 CASSY Lab m Ans uerung Der niedrige pH Wert von Cola ist dar ber hinaus auch auf die enthaltene Phosphors ure zur ckzuf hren ber die Feststellung des vorwiegend sauren Charakters der gemessenen Lebensmittel kann der Vorgang der Neutralisation einer S ure oder einer Base angesprochen werden Was w rde im Magen passieren wenn stark alkalische Fl ssigkeiten hineingelangten Eventuell k nnen Medikamente gegen Sodbrennen Maaloxan Bullrichsalz Hirschhornsalz in ihrer neutral
340. heinleistung S ist defi niert als Produkt der beiden Effektivwerte U und I also S U l Der Leistungsfaktor cos ist das Ver h ltnis zwischen Wirk und Scheinleistung also cosg P S Dies gilt auch bei beliebigem nicht sinus f rmigen Verlauf der Spannung U t und des Stroms I t Allerdings kann dann nicht mehr als Pha senverschiebung zwischen Strom und Spannung interpretiert werden Die Blindleistung Q berechnet sich schlie lich aus der Wirkleistung P und der Scheinleistung S zu Q Ss p Ben tigte Ger te 1 Joule und Wattmeter 531 831 1 Lampenfassung E 27 451 17 1 Gl hlampe 60 W E 27 505 301 1 Energiesparlampe 14 W E 27 505 3181 1 Sockel 300 11 1 U Kern mit Joch 562 11 1 Spannvorrichtung 562 12 1 Netzspule 230 V 562 21 1 PC ab Windows 98 2000 m CASSY Lab 193 Versuchsaufbau siehe Skizze Lampen in die Lampenfassung schrauben bzw Netzspule auf U Kern stecken diesen mit Joch schlie en und mit der Spannvorrichtung fest anschrauben Stecker der Lampenfassung bzw der Netzspule Netzspule einschalten mit der Steckdose des Joule und Wattmeters verbinden Versuchsdurchf hrung Einstellungen laden Gl hlampe Einstellungen laden Energiesparlampe Einstellungen laden Netzspule Durch Klick auf das Anzeigeinstrument Schalter X den Verbraucher einschalten Messung mit F9 ausl sen Verbraucher wieder ausschalten e gt o gt o EEE Auswertung Die Netzwechselspannung U t verl uft immer ann h
341. henden K rperstellen befestigt Anschlie end werden die Kabel wie folgt an die Elektroden angeschlossen rot rechter Arm gelb linker Arm gr n linke Wade schwarz rechte Wade Wichtig Die Elektroden nach jeder Benutzung mit einem Papiertuch o reinigen da sich sonst durch Ein trocknen des Gels eine Salzschicht bildet Anschlie end die Elektroden und die entsprechenden Hautstellen aus hygienischen Gr nden mit Desinfektionsspray 662 113 behandeln Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Messung mit F9 starten e Es werden gleichzeitig die drei Ableitungen nach Einthoven aufgezeichnet e Messung mit F9 stoppen Auswertung Zur Auswertung sollte der besseren bersichtlichkeit halber zuerst ein Teil der Darstellung mit der Zoomfunktion vergr ert werden Ein typischer Teil eines EKG ist eine flache Linie die isoelektrische Linie Abweichungen hiervon be ruhen auf der elektrischen Aktivit t des Herzmuskels Die erste Abweichung von dieser Linie in einem typischen EKG ist ein kleiner Ausschlag nach oben Die P Welle dauert ca 0 05 Sekunden Zur Auswertung k nnen jeweils eine senkrechte Linie zu Beginn und eine am Ende der P Welle gesetzt werden Die Dauer kann durch eine Differenzmessung zwischen beiden Linien ermittelt werden Die P Welle basiert auf der Depolarisation und Kontraktion der Vor kammern Im Anschluss kehrt das EKG zur isoelektrischen Linie zur ck In dieser Zeit bertr gt der Atrioventri kulark
342. hlt werden z B 200 ms f r Bewegungen auf einer Fahrbahn oder 50 ms f r schwingende Federn Die maximale Frequenz einer FFT betr gt die H lfte der Abtastrate Wird also mit einem Zeitintervall At 10 us f 100 kHz gemessen so geht der Frequenzbereich der FFT bis 50 kHz Die Aufl sung in diesem Frequenzbereich h ngt dagegen von der Anzahl der Messwerte ab Je mehr Originalmesswerte aufgenommen worden sind um so besser ist auch die Frequenzaufl sung im Frequenzspektrum Einstellungen Darstellung N Eine Darstellung besteht aus einer Tabelle und einem Diagramm mit x Achse und bis zu 8 y Achsen Jede Messgr e kann frei auf eine dieser Achsen gelegt und im Bedarfsfall dabei noch umgerechnet werden x 1 x 1 x2 log x werden F r die x Achse sind drei weitere Gr en vordefiniert n Tabel lenzeile t Zeit f Frequenz f r FFT Wenn mehr als eine y Achse dargestellt wird kann die sichtbare y Achsenskalierung im Diagramm durch einen entsprechend bezeichneten Button umgeschaltet werden Dies wirkt auch auf eine Koor dinatenanzeige aber nicht auf die anderen Auswertungen Wenn eine Darstellung nicht ausreicht k nnen durch neue Darstellung weitere erzeugt werden die mit ihrem Namen in die Darstellungsseiten unter den Speed Buttons einsortiert werden Dort kann dann mit der Maus bequem zwischen den verschiedenen Darstellungen umgeschaltet werden In jeder Darstellung kann gew hlt werden ob ein kartesisches Diagramm od
343. hlung erzeugen m ssen beim Umgang dennoch folgende Sicherheitsregeln befolgt werden Pr parate vor dem Zugriff Unbefugter sch tzen Vor Benutzung Pr parate auf Unversehrtheit berpr fen Zur Abschirmung Pr parate im Schutzbeh lter aufbewahren Zur Gew hrleistung einer m glichst kurzen Expositionszeit und einer m glichst geringen Ak tivit t Pr parate nur zur Durchf hrung des Experiments aus dem Schutzbeh lter nehmen e Zur Sicherstellung eines m glichst gro en Abstandes Pr parate nur am oberen Ende des Me tallhalters anfassen m CASSY Lab 259 Versuchsbeschreibung Der Energieverlust der a Strahlung einer Am 241 Probe wird in Abh ngigkeit vom Luftdruck in der Streukammer gemessen Daraus wird der Energieverlust bei Normaldruck in Abh ngigkeit vom Abstand berechnet Es ergibt sich die Reichweite der a Strahlung in Luft Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 VKA Box 524 058 1 Am 241 Pr parat 559 82 1 Streukammer nach Rutherford 559 56 1 Diskriminator Vorverst rker 559 93 1 Verbindungskabel 6polig 1 5 m 501 16 1 HF Kabel 1m 501 02 1 HF Kabel 0 25 m 501 01 1 Drehschieber Vakuumpumpe 378 73 1 Kleinflansch DN 16 KF 378 031 1 Vakuumschlauch d 8 mm 307 68 1 Kreuzst ck DN 16 KF 378 015 1 Dosierventil mit DN 16 KF 378 776 1 Feder Vakuummeter 378 510 4 Zentrierring DN 16 KF 378 045 4 Spannring DN 10 16 KF 378 050 4 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Das Pr
344. hmen e Ladungen beider Kugeln ber den geerdeten Anschlussstab ableiten e Kraftnullpunkt einstellen dazu in Einstellungen Fai 0 bet tigen evtl mehrmals und falls erforderlich durch LED an aus die Smooth LED auf der Br cken Box einschalten 172 CASSY Lab m e Kugeln gleich oder gegennamig aufladen dazu am Hochspannungsnetzger t ein Pol auf Erde und den anderen Pol f r wenige Sekunden auf jeweils eine Kugel legen Dabei sollte sich eine Kraft von mindestens 5 mN einstellen siehe obige Experimentierhinweise Falls gew nscht kann der Null punkt des Kraft Fensters und damit der y Achse des Diagramms in den Einstellungen FA1 von mittig auf links oder rechts umgestellt werden e Messung mit F9 starten e Messwagen langsam von Hand vom Kraftsensor wegbewegen e Beietwa 15 cm Abstand Messung wieder mit F9 stoppen Auswertung Bereits w hrend der Messung erscheint das F x Diagramm Das Coulombsche Gesetz kann nun durch eine Hyperbelanpassung 1 x oder durch Umrechnen der x Achse in 1 x Achse mit rechter Maustaste anklicken mit anschlie ender Geradenanpassung best tigt werden Dabei stellt sich heraus dass F 1 x erst ab einem Abstand von etwa 6 cm der beiden Kugelmittel punkte gilt Bei k rzeren Entfernungen m sste die Abstand korrigiert werden da es sich nicht um punktf rmige Ladungen handelt m CASSY Lab 173 Kraft im magnetischen Feld einer Luftspule T RTKKAKKTRT ur Am I MIN AERAN
345. hotometer 667 3491 21 Beispiel laden Versuchsbeschreibung Zur Aufnahme des Spektrums wird die Transmission der Chlorophylll sung im Wellenl ngenbereich von 360 bis 800 nm aufgenommen Aus dem Spektrum lassen sich anschlie end die Absorptionsma xima der Blattfarbstoffe das Wirkungsspektrum der Photosynthese ermitteln Ben tigte Ger te 1 Digitales Spektralphotometer 667 3491 Zur Herstellung der Rohchlorophylll sung erforderlich 1 M rser 667 094 1 Pistill 667 095 1 Erlenmeyer 100 ml SB 19 664 241 1 Gummistopfen SB 19 667 255 1 Trichter 602 670 1 Rundfilter d 110 mm 100 St 661 034 1 Seesand gereinigt 250 g 674 8200 1 Aceton 250 ml 670 0400 Gefahrenhinweis Aceton ist leicht entz ndlich Von Z ndquellen fernhalten Versuchsvorbereitung e Getrocknete Brennnesselbl tter Tee alternativ frisches Gras oder andere Bl tter grob zerklei nern und in den M rser geben e Etwas Seesand und zun chst nur wenig Aceton zugeben so dass alles zu einer Art Brei zerrieben werden kann e Nach 1 2 Minuten Zerreiben zus tzlich ca 10 bis 20 ml Aceton zugeben und umr hren e Die jetzt deutlich gr n gef rbte L sung mit Hilfe des Trichters und eines gefalteten Rundfilters in den Erlenmeyerkolben filtrieren Falls der Versuch nicht sofort durchgef hrt wird den Erlenmeyerkolben mit der Rohchlorophylll sung verschlossen an einem dunklen Ort aufbewahren e F r den Versuch muss ein Teil der L sung soweit verd
346. hsaufbau siehe Skizze Die Kristallisierschale wird bis knapp unterhalb des Rands mit Leitungswasser gef llt und mit dem gr eren R hrst bchen auf den Magnetr hrer gestellt Mit Hilfe der Universalklemme wird das Be cherglas mit dem anderen R hrst bchen an der Stativstange in die Kristallisierschale geh ngt und so positioniert dass es sich m glichst tief eintauchend in der Mitte des Wasserbads ber dem R hr magneten befindet 364 CASSY Lab m An jeweils einer Kleinklemme wird das Kontakttnermometer ins Wasserbad und der Leitf higkeits sensor in das Becherglas getaucht Dabei ist darauf zu achten dass der Leitf higkeitssensor mindes tens 1 cm Abstand von den Glasw nden und dem R hrst bchen hat Der Heizregler des Magnetr hrers wird maximal auf 80 C eingestellt das an den Magnetr hrer anzuschlie ende Kontaktthermometer f r die erste Messreihe auf ca 35 C f r die zweite auf 45 C und f r die dritte auf ca 55 C Bei Bedarf k nnen weitere Messreihen bei z B 50 oder 60 C aufgenommen werden Der Magnetr hrer wird gerade so kr ftig eingestellt dass sich keine Tromben bilden Versuchsdurchf hrung e Mit der Pipette genau 75 ml 0 1 molare Natronlauge 0 0075 mol in das Becherglas geben e Erreichen einer konstanten Temperatur der Natronlauge abwarten Dies kann am Anzeigeinstrument f r die Temperatur A1 erreichbar ber den entsprechenden Button in der oberen Bildschirmzeile oder noch bequemer durch Start
347. ht losf hrt Fahrbahnwagen gemeinsam mit dem Haltemagnet so verschieben dass die Unterbrecherfahne des Wagens die Lichtschranke gerade nicht unterbricht Nullpunkt m CASSY Lab 75 Versuchsdurchf hrung Einstellungen laden Masse m des Wagens inklusive Tellergewicht und Schlitzgewichte bestimmen Die Lichtschranke im Abstand s 30 cm vom Nullpunkt positionieren Zum Start der Messung den Taster am Haltemagnetadapter bet tigen Die Laufzeit Ati aus den Anzeigefenstern ablesen und mit F9 zur Berechnung der Beschleunigung bernehmen Die Masse des Wagens jeweils um 50 g erh hen und die Messung wiederholen Vor Aufnahme einer weiteren Messreihe mit der Maus im Messparameterfenster zweimal F5 dr cken Neue Messreihe anh ngen ausw hlen Danach die beschleunigende Kraft durch Auflegen eines bzw zweier Schlitzgewichte erh hen und die Messungen wiederholen Auswertung Wie kann die Beschleunigung a des Messwagens aus dem Weg s und der Laufzeit Ati berechnet werden Die jeweiligen Massen m Messwagen Zusatzw gest cke Tellergewicht und Schlitzgewichte in die Tabelle eintragen Durch die Messpunkte im a m Diagramm Hyperbeln 1 x legen Welcher Zusammenhang zwischen Beschleunigung a und Masse m kann abgeleitet werden Von welcher physikalischen Gr e ist die Beschleunigung a des Messwagens bei gleicher Masse abh ngig 76 CASSY Lab Zusammenhang zwischen Beschleunigung und Kraft m konstant Aufgabe
348. hter Endtemperatur B11 wieder mit F9 stoppen m CASSY Lab 163 Auswertung Bereits w hrend der Messung wird die Temperatur 9B11 als Funktion der Umdrehungen nEA1 grafisch dargestellt Im vorbereiteten Diagramm Auswertung wird die thermische Energie gegen die mecha nische Energie aufgetragen welche beim Kurbeln gegen die Reibung aufgebracht wurde Die mecha nische Energie Em ergibt sich aus dem Produkt von Reibungskraft F und dem zur ckgelegten Weg s Em F s mitF m g F Reibungskraft m Masse des W gest cks 5 kg g Erdbeschleunigung 9 81 m s und s N d n s Reibungsweg N Zahl der Umdrehungen d Durchmesser des Kalorimeters 0 047 m Damit gilt nun f r die mechanische Energie Em m g d r N Die Zunahme der thermischen Energie in Folge der Temperaturerh hung ist gegeben durch Eth C 82 91 Die W rmekapazit t C h ngt vom verwendeten Kalorimeter ab und muss gem folgender Tabelle in den Einstellungen C eingetragen werden Kalorimeter W rmekapazit t C J K Wasser 388 01 40 mH20 g 4 2 mit Masse des Wassers in g Kupfer 388 02 264 4 2 f r 1 g Wasserf llung in der Bohrung Aluminium 388 03 188 4 2 f r 1 9 Wasserf llung in der Bohrung Aluminium gro 388 04 384 4 2 f r 1 g Wasserf llung in der Bohrung Durch Anpassen einer Ursprungsgerade kann die quivalenz zwischen mechanischer Energie Em und thermischer Energie Eth best tigt werden Die Steigung der Ursprungsgeraden
349. hulr ntgeneinrichtung und eines Vollschutzger ts und ist als Schulr ntgenger t und Vollschutzger t unter NW 807 97 R bauartzu gelassen Durch die werksseitig eingebauten Schutz und Abschirmvorrichtungen ist die Dosisleistung au erhalb des R ntgenger ts auf unter 1 uSv h reduziert einen Wert der in der Gr enordnung der nat rlichen Strahlenbelastung liegt e Vor der Inbetriebnahme das R ntgenger t auf Unversehrtheit berpr fen und das Abschalten der Hochspannung bei ffnen der Schiebet ren kontrollieren siehe Gebrauchsanweisung zum R nt genger t e R ntgenger t vor dem Zugriff Unbefugter sch tzen Eine berhitzung der Anode in der R ntgenr hre Mo ist zu vermeiden e Bei Einschalten des R ntgenger ts berpr fen ob sich der L fter im R hrenraum dreht Das Goniometer wird ausschlie lich ber elektrische Schrittmotoren verstellt e Targetarm und Sensorarm des Goniometers nicht blockieren und nicht mit Gewalt verstellen m CASSY Lab 249 Versuchsbeschreibung Beim Durchgang durch Materie wird ein Teil der R ntgenstrahlung gestreut Nach klassischer Vor stellung sollte sich dabei die Frequenz der Strahlung nicht ndern Der amerikanische Physiker A H Compton beobachtete 1923 jedoch bei einem Teil der gestreuten Strahlung eine Verminderung der Frequenz Zur Erkl rung muss der ganze Streuprozess quantenphysikalisch behandelt und die R ntgenstrahlung z B im Teilchenbild betrachtet werden Au erd
350. hwingung weil keine Drehschwingung angeregt wird Der Pendelk rper sollte sich in der Gleichgewichtslage etwa in der Mitte des mit Wasser gef llten Bechers befinden Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden Fl ssigkeitsreibung 21 Einstellungen laden Luftreibung e Falls die Modellbildung noch nicht erw nscht ist w hrend der Messung auf Darstellung Standard schalten e Wegnullpunkt in Gleichgewichtslage des Pendels definieren gt 0 amp in Einstellungen sA1 eventuell Laser Bewegungssensor S vorher ein paar Minuten warm laufen lassen e Pendelk rper nach unten auslenken e Messung mit F9 starten e Pendelk rper loslassen Die Messung startet automatisch beim ersten Durchqueren der Gleichge wichtslage bei s 0 Modellbildung Im vorliegenden Beispiel wurden die beiden Anfangsbedingungen s t 0 0 und v t 0 vo gew hlt weil im Wegnullpunkt getriggert wurde Anfangsgeschwindigkeit vo Federkonstante D Masse m und Rei bungskonstante Fo k nnen durch Ziehen am Zeiger des entsprechenden Anzeigeinstruments oder durch Linksklick oder nach Rechtsklick so ver ndert werden dass das Modell mit der Messung berein stimmt Die Abh ngigkeit der Modell Reibungskraft von der Geschwindigkeit ist in der Darstellung Reibungs kraft zu sehen Die Widerstandskraft FL in der Fl ssigkeit ist f r den umstr mten Pendelk rper gegeben durch m CASSY Lab 137 FL cw 1 2 p v A Fo v vo mit dem Widerstandsbeiwert cw dem
351. iastole die Gef e ge ffnet sind Die verbleibenden Druckschwankungen entstehen durch die auf die Manschette bertragenen Pulsschl ge Zur Berechnung von Systole und Diastole mit rechter Maustaste auf das Diagramm klicken in den weiteren Auswertungen Systole und Diastole bestimmen anklicken und die gesamte Kurve markieren Die Werte f r Systole und Diastole erscheinen in der Statuszeile links unten und k nnen als Text an eine beliebige Stelle im Diagramm eingetragen werden 414 CASSY Lab m Reaktionszeit auch f r Pocket CASSY geeignet z Beispiel laden Versuchsbeschreibung Die Reaktionszeit wird mit der Reaktionstest Box und dem Handtaster und oder dem Fu taster be stimmt Die Leitungsgeschwindigkeit der Nervenimpulse kann dann rechnerisch ermittelt werden Ben tigte Ger te Sensor CASSY 524 010 CASSY Lab 524 200 Reaktionstest Box oder Reaktionstest Adapter S 524 046 1 Handtaster 662 148 und oder Fu taster 662 149 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsvorbereitung siehe Skizze Der Handtaster oder Fu taster wird an die Reaktionstest Box auf Eingang A des Sensor CASSYs angeschlossen Der Proband soll ruhig und entspannt sein Zur Bestimmung der Reaktionszeit mit der Hand soll die Hand des Probanden neben dem Handtaster auf dem Tisch liegen Zur Bestimmung der Reaktionszeit mit dem Fu soll der Fu neben dem Fu taster auf Boden stehen Versuchsdurchf hrung E Einstellungen laden Messreihe mit F9 s
352. ichf rmige Bewegung zwischen zwei Lichtschranken Aufgabe Den Zusammenhang zwischen Weg s und Zeitt und zwischen Geschwindigkeit v und Zeitt bei der gleichf rmigen Bewegung eines Fahrbahnwagens zwischen zwei Lichtschranken untersuchen Ben tigte Ger te PC ab Windows 98 2000 Versuchsaufbau siehe Skizze 1 Pocket CASSY 524 006 1 CASSY Lab 524 200 1 Timer S 524 074 1 Pr zisions Metallschiene 1 m 460 81 1 Messwagen 1 337 00 1 Einzel Umlenkrolle 337 14 1 Feder und Prallplatte 337 03 1 Klemmreiter 460 95 1 Verl ngerungsstift 309 00 441 1 Zubeh r f r elektrische Zeitmessung 337 466 2 Kombi Lichtschranken 337 462 2 Verbindungskabel 6 polig 501 16 4 e Lichtschranke 1 in 40 cm Abstand vom Anfang der Metallschiene positionieren und am Eingang E des Timer S anschlie en Lichtschranke 2 mit dem Eingang F verbinden e Messwagen mit Feder und Unterbrecherfahne auf die Metallschiene setzten e Klemmreiter und Verl ngerungsstift als Startvorrichtung am Anfang und Einzel Umlenkrolle als Stoppvorrichtung am Ende der Metallschiene anbringen Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Die Lichtschranke 2 in 10 cm Abstand von Lichtschranke 1 positionieren Den Zeiger im Anzeige fenster Weg s mit der Maus auf 10 cm ziehen Messwagen zum Start mit der Feder gegen den Haltestift dr cken Dabei sollte die Feder etwa um 2 cm zusammengedr ckt werden Wagen loslassen Die Messwerte mit der Taste F9 in die Tabelle bernehm
353. ie t durch einen Widerstand von 1 Q 290 CASSY Lab m Versuchsdurchf hrung E Einstellungen laden mit Power CASSY E Einstellungen laden ohne Power CASSY e Evtl Offset der am Eingang B korrigieren dazu in Einstellungen UB Korrigieren w hlen als ersten Sollwert 0 V eingeben und Offset korrigieren e Eisenkern entmagnetisieren z B durch mehrere kr ftige Schl ge mit der Stirnfl che des Jochs auf die beiden Stirnfl chen des U Kerns e Messung mit F9 starten e Messung nach einer Periode der Hysteresekurve oder bei 0 Vs dann entf llt n chstes Mal das Entmagnetisieren wieder mit F9 stoppen e Wenn die Hysteresekurve im zweiten und vierten Quadranten verl uft hilft ein Verpolen der An schl sse an einer der beiden Spulen e Wenn w hrend der Messung das Anzeigeinstrument UB bersteuert wird blinkende Anzeige in Einstellungen UB den Messbereich vergr ern Auswertung Da die Fl che einer Hi B H fe dH 7 gerade dem Energieverlust E bei einer Ummagnetisierung pro Volumen V des ummagnetisierten Stoffes entspricht ergibt die umschlossene Fl che im Diagramm L foa MAaB H f r N1 N2 genau den Energieverlust E bei der Ummagnetisierung In Diagramm kann dieser Energieverlust durch die Peakintegration einer Hystereseschleife berechnet werden m CASSY Lab 291 Versuchsbeispiele Chemie Die Versuchsbeispiele helfen Ihnen beim Einsatz von CASSY Lab Gegebenenfalls ist die entspre chende Ve
354. ie Hauptkammern nicht zusammen mit den Vorkammern kontrahieren und das Blut genug Zeit hat aus den Atrien in die Ventrikel zu flie en 408 CASSY Lab m Der Atrioventrikularknoten bertr gt die Depolarisation ber spezielle Fasern His B ndel auf die Ventrikel In der muskul sen Wand der Ventrikel finden sich andere Fasern Purkinje Fasern die f r eine sehr schnelle Reizleitung sorgen So wird sichergestellt dass sich die Ventrikel gleichzeitig und vollst ndig kontrahieren Die Depolarisation Kontraktion und anschlie ende Repolarisation der Herzmuskelzellen ist ein sich stetig wiederholender Prozess der durch die unmittelbare Nachbarschaft von polarisierten und nicht polarisierten Zellen kleine Str me flie en l sst Die nderung der Str me k nnen von au en gemessen verst rkt und gegen die Zeit aufgetragen werden Das EKG ist die grafische Darstellung der gemes senen elektrischen Str me Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 EKG EMG Box 524 049 1 Elektrodengel 662 112 1 Desinfektionsspray 662 113 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsvorbereitung siehe Skizze Der Proband soll sich in einer ruhigen und entspannten Lage befinden da sonst durch berlagerung des EKG Signals mit den elektrischen Potentialen der Skelettmuskulatur die Messung verf lscht wird Die Elektroden werden zur Verminderung des Hautwiderstandes mit Elektrodengel 662 112 bestrichen und mit den Gummib ndern an den entsprec
355. ie Massentr gheit des Ankers sollte in diesem Fall der Bypasskanal zu etwa 50 ge ffnet sein Einstellungen laden Messung mit F9 starten F r warmen Motor Drehzahl von 850 auf 400 1 min verringern Messung f r kalten Motor und zugeschaltete Klimaanlage wiederholen Bei einer Verringerung der Drehzahl nimmt das Tastverh ltnis zu da versucht wird die Drehzahl wieder anzuheben Bei kaltem Motor wird das Tastverh ltnis ebenfalls vergr ert das die erh hte Motorreibung berwunden werden muss Wird die Klimaanlage zugeschaltet wird ebenfalls der Luftdurchsatz des Leerlaufstellers durch Vergr ern des Tastverh ltnisses zu erh hen um den Drehzahlabfall durch die gestiegene Belastung auszugleichen Klopfsensor Klopfen oder Klingeln eine unkontrollierte Form der Verbrennung kann im Motor zu Sch den f hren Da aber die Klopfgrenzen von vielen sich ver ndernden Einflussgr en wie Kraftstoffqualit t Motorzustand und Umweltbedingungen abh ngig sind muss auch mit Z ndsystemen mit elektro nischer Verstellung ein ausreichender Abstand zur Klopfgrenze eingehalten werden was aber eine Verschlechterung des Kraftstoffsverbrauchs bedingt Der bisher unverzichtbare Abstand des Kennfeldes zur Klopfgrenze kann entfallen wenn w hrend des Betriebes ein Klopfen z B bedingt durch mangelhafte Kraftstoffqualit t erfasst und der Z ndwinkel entsprechend zur ckgenommen wird Durch die Klopfregelung kann der Motor bis in den Grenzber
356. ie r ckw rtige Bohrung des Ofens einf hren dass sich die Messspitze in unmittelbarer N he des Widerstandselements befindet Der elektrische Wider stand wird von der Stromquellen Box auf Eingang B erfasst Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden Temperatur Box 21 Einstellungen laden NiCr Ni Adapter S e Messung mit F9 starten alle 5 K Temperaturerh hung wird ein Messwertpaar aufgenommen e Heizung des Rohrofens einschalten e Nach Erreichen einer Temperatur von max 470 K ca 200 C Messung mit F9 stoppen e Rohrofen wieder ausschalten und Widerstand herausnehmen e Nach Abk hlung des Rohrofens kann die Messung mit einem anderen Widerstand wiederholt werden Auswertung Bei Verwendung des Edelmetallwiderstands Platin ergibt sich eine lineare Widerstandserh hung bei steigender Temperatur Der Temperaturkoeffizient u des Widerstands l sst sich leicht aus einer Ge radenanpassung bestimmen Im Beispiel ergibt sich eine Widerstandserh hung von 0 407 Q K und ein Widerstand von 100 Q bei 0 C also 0 00407 K Dies deckt sich gut mit dem Literaturwert 0 00392 K f r Platin Der Halbleiterwiderstand nimmt bei steigender Temperatur nicht linear ab Eine Exponentialanpassung in der 1 T Darstellung mit der Maus anklicken best tigt den oben angegebenen Zusammenhang R e AE 2KT f r h here Temperaturen T Im Beispiel ergibt sich dort f r den verwendeten Halbleiter 2K AE 0 000368 K also AE 7 5 10
357. iedlichen Abrollradien erzielt M r F 2 94 mNm 1 47 mNm 0 73 mNm Alternativ werden die unterschiedli chen Tr gheitsmomente bei konstantem Drehmoment durch Zusatzscheiben realisiert Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden J konstant oder E Einstellungen laden M konstant e Maximal abrollbaren Winkel BA1 in Messbedingung des Messparameterfensters erscheint mit F5 anpassen aktuell amp bA1 lt 6 f r 6 Radien amp b steht f r e Eventuell Zeitintervall aktuell 500 ms im Messparameterfenster erscheint mit F5 anpassen l ngeres Intervall hat weniger Messwerte und weniger Streuungen in a t zur Folge Gegebenenfalls Vorzeichen der Winkelmessung invertieren s gt s in Einstellungen A1 Rotierende Scheibe vom Haltemagneten festhalten lassen Aktuellen Abrollradius und Wegnullpunkt definieren beides in Einstellungen A1 Messung mit F9 starten und am Ende wieder mit F9 stoppen Eine Fehlmessung kann durch Letzte Messreihe l schen rechte Maustaste auf Tabelle wieder aus der Tabelle entfernt werden e Messung mit ver nderten Parametern anderes beschleunigendes Drehmoment oder anderes be schleunigtes Tr gheitsmoment wiederholen Dazu Abrollradius und Wegnullpunkt wieder neu de finieren Auswertung Zus tzlich zu den t Diagrammen werden die t und a t Diagramme berechnet Sie stehen auf den weiteren Darstellungsseiten zur Verf gung und brauchen nur angeklickt zu werden Als Auswertungen bi
358. ielles Kabel SubD 9 Steckernetzger t 12 V 1 6 A 36 CASSY Lab m Einstellungen Sensoreingang Sensor CASSY bietet zwei galvanisch getrennte Sensoreing nge A und B die sowohl Spannung bzw Eingang A auch Stromst rke als auch andere Messgr en bestimmt durch die aufgesteckte Sen sorbox erfassen k nnen Die Erkennung der Sensorbox und damit der Messm glichkeiten geschieht automatisch d h in der Darstellung der CASSY Anordnung werden die Eing nge mit eventuell aufgesteckten Sensorboxen skizziert Dort werden sie zur Vorbereitung einer Messung auch durch Anklicken aktiviert Die angezeigte Auswahl der Messgr en und Messbereiche h ngt also davon ab ob und welche Sensorbox aufgesteckt ist Andere Messgr en erfordern eine andere Sensorbox siehe auch Pro duktkatalog Die ausgew hlte Messgr e kann als Momentanwert gemessen ber viele Messwerte gemittelt oder ihr Effektivwert bestimmt werden Normalerweise reicht eine ungemittelte Messung der Momentan werte aus Ist das Eingangssignal jedoch verrauscht oder mit Brumm berlagert sind gemittelte Werte erforderlich Bei Wechselspannungen misst man in der Regel Effektivwerte eine zweikanalige Effektivwertmessung erzeugt automatisch den passenden cos p Kanal Wenn das Zeitintervall kleiner als 10 ms ist weicht in den letzten beiden F llen die Messwertaufnahme in die Tabelle und in das Diagramm von den Anzeigeinstrumenten ab Dadurch ist es gleichzeitig m glich
359. igen 204 CASSY Lab m Gekoppelte Schwingkreise E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Es wird das Frequenzspektrum gekoppelter elektrischer Schwingkreise mit dem Spektrum eines un gekoppelten Schwingkreises verglichen Das fouriertransformierte Signal der gekoppelten Schwing kreise zeigt die Aufspaltung in zwei symmetrisch um das ungekoppelte Signal liegende Verteilungen deren Abstand von der Kopplung der Schwingkreise abh ngt Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Rastersteckplatte DIN A4 576 74 1 Taster 579 10 2 STE Kondensatoren 1 uF 5 578 15 2 Spulen mit 500 Windungen 562 14 4 Paar Kabel 50 cm rot und blau 501 45 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Der erste Schwingkreis wird gem Skizze aufgebaut Die Kondensatorspannung wird an Eingang B des Sensor CASSYs gemessen Zu Beginn der Experiments wird der Kondensator aus der Span nungsquelle S aufgeladen Zum Start der Schwingung wird der Taster gedr ckt welcher dabei die Spannungsquelle S kurzschlie t Der zweite Schwingkreis wird separat aufgebaut Seine Spule wird f r die Kopplung der Schwingkreise direkt neben die erste Spule gestellt Hinweis Anstelle des Tasters k nnte auch das Relais R verwendet werden Dieses kann jedoch beim Schalten so stark prellen dass in den ersten Millisekunden der Schwingung diese noch gest rt wird m CASSY Lab 2
360. igt Der verschiebbare Einsatz des Lampengeh uses muss ganz hineingeschoben werden 240 CASSY Lab m Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Korrekturfaktor F des speziellen Luxsensors dort aufgedruckt eingeben dazu Einstellungen EA1 und Korrigieren w hlen Faktor eingeben und Faktor korrigieren Hintergrundhelligkeit korrigieren dazu Einstellungen EA1 und Korrigieren Offset korrigieren Lampe einschalten und 10 cm Abstand zwischen Gl hwendel und Luxsensor einstellen Abstand in Tabelle eintragen dazu erste Tabellenzelle der Spalte d anklicken und Wert eingeben Auch Beleuchtungsst rke mit F9 in Tabelle bernehmen Abstand stufenweise vergr ern in Tabelle eintragen und jeweils mit F9 auch neue Beleuchtungs st rke bernehmen Auswertung Bereits w hrend der Messung werden die Messwerte im Diagramm dargestellt Zur Best tigung des quadratischen Abstandsgesetzes kann eine Hyperbelanpassung 1 x durchgef hrt oder alternativ die x Achse in 1 x umgerechnet Achse mit rechter Maustaste anklicken und eine Gerade angepasst werden m CASSY Lab 241 Lichtgeschwindigkeit in Luft u Bar auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet E Beispiel laden Sicherheitshinweis Sicherheitshinweise aus der Gebrauchsanweisung des Laser Bewegungssensors S beachten Versuchsbeschreibung Moderne Abstandsmesser bedienen sich bei Ihrer Messung eines periodisch modulierten Laserstrahls Sie bestimmen die Phase zwis
361. iligten Stoff zu be ziehen Die Anderung der Konzentration der Edukte geht dabei negativ in die Rechnung ein die der Produkte positiv F r die Reaktion CaCO 2H50 Ca CO T 3H50 aq ist die Reaktionsgeschwindigkeit r bezogen auf die Konzentration der H3O Ionen also __d Hs0 dt 4 0 Sie ist doppelt so gro wie die auf die Calciumionenkonzentration bezogene Reaktionsgeschwindigkeit da f r das Entstehen eines Calciumions zwei H30 Ionen ben tigt werden 1 RE alca dt lca 5 Hot Zur Feststellung der Abh ngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Konzentration der beteiligten Substanzen bestimmt man experimentell nach welchem Geschwindigkeitsgesetz die Reaktion abl uft Der Exponent mit dem die Konzentration der Stoffe im Geschwindigkeitsgesetz erscheint bezeichnet die Reaktionsordnung bez glich des betreffenden Stoffes Die Gesamtordnung der Reaktion wird aus der Summe der Exponenten gebildet Bei der Reaktion CaCO 2H 0 gt Ca CO 3H20 aq ist die Reaktionsordnung nur f r die lonen in der L sung leicht bestimmbar F r eine Reaktion erster Ordnung w rde das Geschwindigkeitsgesetz lauten alca _alHso dt dt Die integrierte Form ergibt die Geradengleichung 2 k Hz0 n Ho l k t Inhao lo mit der Steigung k und dem Achsenabschnitt In H30 Jo H30 Jo ist die Anfangskonzentration der S ure in CASSY Lab 357 F r eine Reaktion zweiter Ordn
362. inator Vorverst rker verbunden Der Diskrimina tor Vorverst rker wird mit der VKA Box verbunden Die Pumpe wird an die Rutherford Streukammer angeschlossen Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Ra 226 Pr parat und Goldfolie in die Streukammer einbauen e Kammer evakuieren e Goldfolie 2 um dick aus dem Strahlengang schwenken Spektrum aufnehmen F9 dabei die Verst rkung so einstellen dass das Spektrum gut dargestellt wird Energiekalibrierung auf den u eren Linien des Spektrums 4785 keV 7687 keV durchf hren Goldfolie in den Strahlengang schwenken Spektrum aufnehmen F9 Kammer bel ften Aluminiumfolie 8 um dick einbauen Kammer evakuieren Spektrum aufnehmen Kammer bel ften Am 241 Pr parat einbauen und Messungen mit Gold und Aluminiumfolie wie derholen ohne die Energiekalibrierung zu ver ndern Auswertung Aus den Spektren wird jeweils die Energie der Linien bestimmt Der Energieverlust pro Wegstrecke in Aluminium und Gold wird ber der Energie aufgetragen und mit den Ergebnissen der Bethe Bloch Formel verglichen Hinweis Der Halbleiterdetektor ist lichtempfindlich deshalb direkte Beleuchtung der Vakuumkammer vermeiden um die Messergebnisse nicht zu verf lschen Bedingt durch die Abdeckung der Pr parate ergibt sich bei der Energiekalibrierung nach Literaturwerten ein hoher Offset der Energie Das gemessene Spektrum beginnt erst bei einer Energie von 1 2 MeV Teilchen mit geringerer Energie werden be
363. ingang A anschlie en Messung mit F9 starten und warten bis die neue Messung soweit fortgeschritten ist dass sie die alte Messung nicht mehr berdeckt Magnet bis zur Mitte eintauchen und wieder herausziehen Messung mit F9 stoppen oder nach 10 s automatisch Spule mit 1000 Windungen an Eingang A anschlie en Messung mit F9 starten und warten bis die neue Messung soweit fortgeschritten ist dass sie die alte Messung nicht mehr berdeckt e Magnet bis zur Mitte eintauchen und wieder herausziehen e Messung mit F9 stoppen oder nach 10 s automatisch e oo ooj g Auswertung In Versuchsteil a l sst sich durch Integration leicht feststellen dass die Spannungsst e beim Ein tauchen und Herausziehen des Magneten aus einer Spule sind betragsm ig gleich gro sind aber ein unterschiedliches Vorzeichen haben also AO dt j U t dt Die Verwendung von 2 Magneten best tigt zus tzlich eine Proportionalit t zwischen den Spannungs st en und der Anzahl der verwendeten Magnete bzw der erzeugten Differenz des magnetischen Flusses va 9 AG Durch Differenzierung wird daraus das Faradaysche Induktionsgesetz oos dt best tigt m CASSY Lab 183 Der magnetische Fluss durch eine Spule h ngt auch von deren Windungszahl N ab da jede einzelne Windung die Flussdifferenz Abo sieht und der Gesamtfluss durch AB N ABo gegeben ist Betrachtet man nun in Versuchsteil b die Abh ngigkeit eines Spannungsto es vo
364. iniger l st CaCO3 nicht durch die S urereaktion der Citronens ure sondern dadurch dass Citronens ure mit den Calcium lonen des Kalks einen gut wasserl slichen Komplex bildet Auf diese Weise kann der niedrige pH Wert der anderen Reinigungsmittel vermieden werden Da basische Seifenl sungen ebenfalls f r die Haut sch dlich wirken werden in Geschirrsp lmitteln heutzutage zum L sen von Fetten und Olen vorwiegend neutrale Tenside an Stelle von alkalischen Seifen eingesetzt Dies zeigt sich im nahezu pH neutralen untersuchten Geschirrsp lmittel Da die menschliche Hautoberfl che jedoch schwach sauer um pH 5 5 ist wird das Geschirrsp len auch mit diesem Sp lmittel eine wenn auch geringere Belastung f r die Haut bleiben 302 CASSY Lab m Auf der stark alkalischen Seite der Reinigungsmittel stehen vor allem Rohrreiniger die dort wirksam Fettablagerungen und Haare l sen m ssen wo eine mechanische Reinigung nicht m glich ist Diese Rohrreiniger enthalten hohe Konzentrationen von Natriumhydroxid NaOH und oft zus tzlich als Oxi dationsmittel Hypochlorite z B NaOCl Rohrreiniger mit Hypochloriten d rfen nicht mit anderen Rei nigern zusammenkommen da bei Zugabe von S uren aus NaOCI und dem ebenfalls in Rohrreinigern enthaltenen Kochsalz tzendes Chlorgas entsteht NaOCI NaCl 2H30 gt 2Na 3H50 Cly T Der gemessene pH Wert des stark alkalischen Rohrreinigers ist bei Verwendung der blichen pH Elektroden mit einem
365. instellungen laden Spule 1 N1 300 Windungen in der gro en Feldspule an uV Box anschlie en Spannungsstellknopf des Dreieckstrom Netzger ts auf Rechtsanschlag drehen Stromstellknopf soweit aufdrehen dass Leistungsbegrenzung LED Pmax gerade noch nicht aktiv ist dl dt 0 2 A s w hlen und Taster zum Einschalten des Dreieckstrommodus dr cken Messung mit F9 starten Messwertaufnahme beginnt bei steigender Flanke der Induktionsspannung UB1 evtl Trigger abschalten e W hrend der Messung dl dt in Schritten von etwa 0 4 A s erh hen e Messung wieder mit F9 stoppen e e EO Auswertung Je nach Versuchsteil kann nach der Messung in die passenden Darstellung Fl che Windungszahl oder dl dt mit der Maus anklicken gewechselt werden Hier wird eine weitere Tabelle gef llt indem zum jeweiligen Parameter A N1 oder dl dt ber Tastatur in Tabelle eingeben dl dt kann durch eine Ge radenanpassung bestimmt werden die Induktionsspannung U ermittelt wird Die Induktionsspannung U ergibt sich z B aus einer Mittelwertbildung Sie kann danach mit der Maus aus der Statuszeile in die Tabelle gezogen werden Drag amp Drop Bereits w hrend der Tabelleneingabe entsteht das gew nschte Diagramm Alle drei Diagramme best tigen die Proportionalit ten zwischen Induktionsspannung U und Fl che A Windungszahl N1 sowie dl dt Im Beispiel ergibt sich als Proportionalit tsfaktor WA 101 mV m bzw 129 mV m ohne Po wer CASSY zwischen der Indukt
366. inuten lang Messwerte aufgenommen Dann kann die Messung mit F9 oder 5 gestoppt und der Kleinspan nungsstelltrafo abgeschaltet werden Auswertung In den beiden Diagrammen werden die Zusammenh nge zwischen Temperatur und Beleuchtungs st rke bzw Absorption des Kohlendioxids verdeutlicht F r die Auswertung des Versuchs sind die station ren Zust nde vor und nach der Kohlendi oxid Einleitung interessant 1 Ein Vergleich der Temperaturen und der Beleuchtungsst rken zeigt einen deutlichen Temperatur anstieg nach F llung der K vette mit Kohlendioxid verbunden mit einem R ckgang der Beleuch tungsst rke Zum Vergleich der Ausgangsmesswerte mit den Werten am Ende der Messung tr gt man zun chst die jeweiligen Mittelwerte in das Diagramm ein Dazu bet tigt man im Diagramm die rechte Maustaste m CASSY Lab 401 w hlt Mittelwert einzeichnen und markiert den jeweiligen station ren Kurvenbereich zu Beginn bzw am Ende der Messreihe Der von CASSY Lab berechnete Mittelwert wird durch eine waagerechte Linie angezeigt Durch Verziehen mit der linken Maustaste kann der dazugeh rige Wert von der Statuszeile ins Diagramm bertragen werden Tipp Durch Aktivieren der jeweils f r die Messwerte g ltigen Y Achsen Skala ber die Dia gramm Schaltfl chen EA1 bzw B11 erscheinen die Mittelwerte und die Beschriftungen in der gleichen Farbe wie die betreffende Kurve Die genaue Differenz der beiden gebildeten Mittelwerte von Temperatur un
367. ionsspannung U und dem Spulenquerschnitt A Die Theorie fordert den Proportionalit tsfaktor U dI No N o o H0 1 u A dt L Zum Vergleich folgt aus den Windungszahlen N1 300 der Induktionsspule und N2 120 der Luftspule aus der L nge L 0 41 m der Luftspule aus dem ermittelten Anstieg des Stroms dl dt 1 00 A s bzw 1 19 A s und der magnetischen Feldkonstante u0 4n 10 7 Vs Am der Proportionalit tsfaktor U A 110 mV m bzw 131 mV m was sich mit dem experimentellen Ergebnis deckt Das Vorzeichen h ngt von den beiden Wicklungssinnen und dem Anschluss an die uV Box ab Anmerkungen Die uV Box kann einen kleinen Offset haben der in den Einstellungen UB durch Korrigieren Sollwert 0 mV Offset korrigieren behoben werden kann dazu jedoch vorher den Stromkreis der Luftspule unterbrechen Das Power CASSY kann auch eine deutlich h here Frequenz ausgeben und damit die uV Box ber fl ssig machen Dabei ist jedoch zu beachten dass die Stromregelung des Power CASSYs bei h heren Frequenzen und induktiven Lasten zu kleinen berschwingern neigt die sich jedoch in der induzierten Spannung 1 Ableitung des Stroms unsch n bemerkbar machen Abhilfe schafft ein in Reihe ge schalteter onmscher Widerstand von etwa 10 Q 188 CASSY Lab m Zeitabh ngige Aufzeichnung von Spannung und Strom eines Transformators ER gt g Q SoCo GOCO COO OOOO auch f r Pocket CASSY
368. isch in kleinen Schritten erh ht Nach einer kurzen Einschwingzeit werden jeweils der Effektivwert des Stroms sowie die Phasenlage zwi schen Spannung und Strom gemessen und dargestellt Die Schrittweite ist variabel und richtet sich nach den Vorgaben f r die Anzahl no die Startfre quenz fo und die ungef hre Resonanzfrequenz f1 Zwischen den beiden Frequenzen fo und fi werden no Messwerte aufgenommen Danach wird die Frequenz f noch weiter erh ht und zwar so dass um f f1 also in der N he der Resonanzfrequenz die Werte besonders dicht aufgenommen m CASSY Lab 207 werden Dadurch reduziert sich die erforderliche Messzeit erheblich im Vergleich zu quidistanten Frequenzschritten Die Vorgaben k nnen durch Schieben der Zeiger mit der Maus oder durch An dern des Parameterwertes nach Anklicken mit der rechten Maustaste ge ndert werden Die Messbedingung f lt 5 f1 and f lt 5000 and delta t gt 2 f 2 erlaubt die Messwertaufnahme bis 5 kHz oder der 5 fachen Resonanzfrequenz aber fr hestens nach 2 f 2 s nach einer Frequenz erh hung Einschwingzeit e Messung mit F9 bei Erreichen der gew nschten Frequenz stoppen e Messung bei Bedarf mit anderen D mpfungswiderst nden wiederholen Auswertung Zur exakten Bestimmung der Resonanzfrequenz des Schwingkreises eignet sich beispielsweise die Bestimmung des Peakschwerpunkts in der Darstellung Resonanz In weiteren Darstellungen werden auch die Leistung und die Phase ber der Frequ
369. ische Induktion Befindet sich in einem Magnetfeld B eine Leiterschleife so ist der sie durchsetzende magnetische Fluss durch das m CASSY Lab 185 Leiterschleifenfl chenintegral iA B dA gegeben Handelt es sich anstelle der Leiterschleife um eine Spule mit N1 Windungen die sich alle senkrecht zum Magnetfeld befinden dann vergr ert sich entsprechend zu B A N ndert sich das Magnetfeld B nicht dann bleibt auch der magnetische Fluss konstant Bei zeitlicher Anderung des Magnetfeldes und somit des magnetischen Flusses durch die Spulenfl che wird in der Spule eine Spannung und somit ein Strom induziert deren St rke und Richtung von der Art dieser Anderung abh ngt Es gilt das Faradaysche Induktionsgesetz ER di und damit dB U 7 AN Andererseits erzeugt ein elektrischer Strom ein Magnetfeld z B wenn eine Spule von einem Strom I durchflossen wird F r das Magnetfeld im Inneren einer gro en Zylinderspule der L nge L und der Windungszahl N2 gilt N B 7 mit u0 4n 10 7 Vs Am magnetische Feldkonstante Im Versuch wird eine gro e Zylinderspule als Feldspule von einem sich ndernden Strom I t durch flossen durch den in ihrem Inneren ein sich nderndes Magnetfeld Bit entsteht In diese Feldspule werden rechteckige Induktionsspulen unterschiedlicher Fl chen A und Windungszahlen N1 gebracht In diesen Induktionsspulen wird eine Spannung U induziert die sich folglich zu dl No U 7 mw A M
370. ischen der Durchschnittsgeschwindigkeit vm und der Laufzeit At kann abgeleitet werden 74 CASSY Lab Zusammenhang zwischen Beschleunigung und Masse F konstant Aufgabe Den Zusammenhang zwischen Beschleunigung a und Masse m bei der gleichm ig beschleunigten Bewegung eines Fahrbahnwagens zwischen Haltemagnet und Lichtschranke untersuchen Ben tigte Ger te Pocket CASSY CASSY Lab Timer S Pr zisions Metallschiene 1 m Messwagen 1 Satz Antriebsmassen Zusatzmasse 1 Lastst ck 50 g Angelschnur Einzel Umlenkrolle Haltemagnet f r Fahrbahn Haltemagnetadapter mit Ausl ser Zubeh r f r elektrische Zeitmessung Kombi Lichtschranke Verbindungskabel 6 polig Universalwaage PC ab Windows 98 2000 JH GEHEN GER GEHEN GER GEHE E GEHE GERN aa a Ga M M GEHE a Ga Versuchsaufbau siehe Skizze 524 006 524 200 524 074 460 81 337 00 337 04 337 05 aus 340 85 309 48 337 14 683 41 336 25 337 466 337 462 501 16 667 794 e Haltemagnet mit Haltemagnetadapter aufsetzen und an den Eingang E des Timer S anschlie en verbinden Lichtschranke in 20 cm Abstand vom Anfang der Metallschiene positionieren und mit dem Eingang F Fahrbahnwagen mit Haltestift auf die Metallschiene stellen Faden am Wagen befestigen und das Tellergewicht mit einem Schlitzgewicht anh ngen F 0 10 N Die anderen Schlitzgewichte auf die Steckachse am Wagens stecken Die Schraube am Haltemagnet so einstellen dass der Wagen gerade nic
371. isierenden Funktion untersucht werden Das erstellte Diagramm kann ber das Druckersymbol in der oberen Bildschirmleiste ausgedruckt werden m CASSY Lab 299 pH Messung an Reinigungsmitteln Alternativ mit pH Box Ar auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet E Beispiel laden Chemie Box oder pH Adapter S E Beispiel laden pH Box Versuchsbeschreibung Im vorliegenden Versuch werden Reinigungsmittel auf ihren pH Wert untersucht Je nach Einsatzbe reich wird die gesamte pH Skala durchschritten Der pH Wert ist ein Ma f r die S ure bzw Basenst rke einer L sung Er ist definiert als nega tiv dekadischer Logarithmus der Konzentration der H30 lonen in einer w ssrigen L sung pH Ig c H30 Die Konzentration der H30 lonen ist vom Autoprotolyse Gleichgewicht des Wassers abh ngig H20 H20 H30 OHT 300 CASSY Lab m In verd nnten L sungen ist dieses Gleichgewicht unabh ngig von der Konzentration der Wassermo lek le die Gleichgewichtskonstante betr gt bei 25 C K c H30 c OH 10 mole Ie Die S ureionenkonzentration und die Hydroxidionenkonzentration in einer L sung h ngen also ber das Protolyse Gleichgewicht des Wassers miteinander zusammen ihr Produkt ist immer 10 molz I2 Deshalb haben saure L sungen S ureionen berwiegen einen pH Wert zwischen O und 7 alkalische L sungen Hydroxidionen berwiegen einen pH Wert zwischen 7 und 14 Die Messung des pH W
372. ispiel Messreihe ist mCaO 2 85 g 4 96 g 57 5 mCO2 100 57 5 42 5 Der theoretische Wert betr gt mCO2 CO2 CaCO3 44 0 9 100 0 g 44 0 346 CASSY Lab m Harnstoffspaltung durch Urease Reaktion 0 Ordnung SB auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet 21 Beispiel laden Versuchsbeschreibung Die Betrachtung der enzymatischen Harnstoffspaltung durch Urease erlaubt mehrere Blickwinkel Zun chst kann diese Reaktion als Beispiel f r eine Reaktion nullter Ordnung dienen Diese Reakti onsordnung zeigt sich im linearen Anstieg der Produktkonzentration Des weiteren kann man an ihr die Kinetik der Katalyse betrachten Zun chst stehen Substrat und En zym im Gleichgewicht mit einem Enzym Substrat Komplex Dieses Gleichgewicht kann schon mit der diffusionsbestimmten Anlagerung eines Substrats an eine katalytisch wirksame Oberfl che verglichen werden Der Enzym Substrat Komplex wird dann in einem zweiten Schritt schnell zu den Produkten umgesetzt Dar ber hinaus kann die Reaktion als Einstieg in die Enzymkinetik genutzt werden Anhand mehrerer Messungen kann die maximale Reaktionsgeschwindigkeit die Michaeliskonstante und die Enzym konzentration bestimmt werden Da im Verlauf der Hydrolyse von Harnstoff H N CO NH 2 H O ease 2 NH CO das in mehrere lonen dissoziierende Ammoniumcarbonat entsteht kann die Reaktion durch Leitf higkeitsmessungen verfolgt werden Die Konzentration der Produk
373. ispiel laden Sprungantwort Beispiel laden Amplitudengang Versuchsbeschreibung Im ersten Versuch werden einem Hochpass Filter erster Ordnung D aus Widerstand und Kondensator RC oder einem Hochpass Filter 2 Ordnung D aus Widerstand Kondensator und Spule RLC Rechteckimpulse mit konstanter Amplitude aufgepr gt Es wird die Antwort des Filters auf diese Impulse untersucht Sprungantwort und mit einem Modell verglichen Im zweiten Versuch wird dem Hochpass Filter ein Eingangssignal variabler Frequenz Chirp aufge pr gt Sowohl dieses Eingangssignal als auch das gemessene Ausgangssignal wird einer Fou riertransformation unterzogen und beide Frequenzspektren durcheinander dividiert Die so erhaltene frequenzabh ngige Amplituden nderung Amplitudengang wird dargestellt und mit einem Modell verglichen Die Gleichungen des Modells 1 Ordnung RC und 2 Ordnung RLC ergeben sich aus der Energie erhaltung Die von au en zugef hrte Leistung U t I t muss der Summe der Leistungen des Konden sators d 1 2 C Uctt dt der Spule d 1 2 L I t dt und des Widerstands R I t entsprechen also U t I t U t Q t d 1 2 Q t C dt d 1 2 L I t dt R I t Q t C Q t L Q t Q t R Q t Daraus ergibt sich f r einen Hochpass 1 Ordnung L 0 QRC t QRC t RC U t R und f r einen Hochpass 2 Ordnung L gt 0 QRLC t IRLC t U t L QRLC t LC R QRLC t L Die Konstanten R L und C entsprechen dem
374. isse im Einkristall die aufgrund der Streuung zu verminderter Empfindlichkeit f hren und vor allem die Energieaufl sung verschlechtern m CASSY Lab 267 Aufnahme und Kalibrierung eines y Spektrums auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Sicherheitshinweis Beim Umgang mit radioaktiven Pr paraten sind l nderspezifische Auflagen zu beachten in der Bun desrepublik Deutschland z B die Strahlenschutzverordnung StrlSchV Die im Versuch verwandten radioaktiven Stoffe sind nach StrlSchV f r den Unterricht an Schulen bauartzugelassen Da sie ioni sierende Strahlung erzeugen m ssen beim Umgang dennoch folgende Sicherheitsregeln befolgt werden Pr parate vor dem Zugriff Unbefugter sch tzen Vor Benutzung Pr parate auf Unversehrtheit berpr fen Zur Abschirmung Pr parate im Schutzbeh lter aufbewahren Zur Gew hrleistung einer m glichst kurzen Expositionszeit und einer m glichst geringen Ak tivit t Pr parate nur zur Durchf hrung des Experiments aus dem Schutzbeh lter nehmen e Zur Sicherstellung eines m glichst gro en Abstandes Pr parate nur am oberen Ende des Me tallhalters anfassen Versuchsbeschreibung Die y Spektren einiger Standardpr parate Cs 137 Co 60 Na 22 werden gemessen und nach einer Energiekalibrierung des Szintillationsz hlers werden die y berg nge anhand der Literaturwerte iden tifiziert 268 CASSY Lab m Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200
375. ist lichtempfindlich deshalb direkte Beleuchtung der Vakuumkammer vermeiden um die Messergebnisse nicht zu verf lschen Bedingt durch die Abdeckung der Pr parate ergibt sich bei der Energiekalibrierung nach Literaturwerten ein hoher Offset der Energie Das gemessene Spektrum beginnt erst bei einer Energie von 1 2 MeV Teilchen mit geringerer Energie werden bereits vor dem Detektor gestoppt m CASSY Lab 265 Nachweis von y Strahlung mit einem Szintillationsz hler Cs 137 auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Sicherheitshinweis Beim Umgang mit radioaktiven Pr paraten sind l nderspezifische Auflagen zu beachten in der Bun desrepublik Deutschland z B die Strahlenschutzverordnung StrlSchV Die im Versuch verwandten radioaktiven Stoffe sind nach StrlSchV f r den Unterricht an Schulen bauartzugelassen Da sie ioni sierende Strahlung erzeugen m ssen beim Umgang dennoch folgende Sicherheitsregeln befolgt werden Pr parate vor dem Zugriff Unbefugter sch tzen Vor Benutzung Pr parate auf Unversehrtheit berpr fen Zur Abschirmung Pr parate im Schutzbeh lter aufbewahren Zur Gew hrleistung einer m glichst kurzen Expositionszeit und einer m glichst geringen Ak tivit t Pr parate nur zur Durchf hrung des Experiments aus dem Schutzbeh lter nehmen e Zur Sicherstellung eines m glichst gro en Abstandes Pr parate nur am oberen Ende des Me tallhalters anfassen Versuchsbeschreibung Es wird das y Spekt
376. it NaH2PO4 Motorb rette 329 Automatische Titration Tropfenz hler 332 Gaschromatographie Trennung von Alkanen aus Feuerzeuggas 336 Gaschromatographie Trennung von Alkoholen 338 Gaschromatographie Trennung von Luft 340 Aufnahme des Spektrums einer Rohchlorophyll L sung mit dem Spektralphotometer 667 3491 342 CASSY Lab Reaktion von Marmor mit Salzs ure Carbonatbestimmung Harnstoffspaltung durch Urease Reaktion 0 Ordnung Hydrolyse von terti rem Butylchlorid Bestimmung der Reaktionsordnung Reaktion von Marmor mit Salzs ure Bestimmung der Reaktionsordnung Alkalische Hydrolyse von Essigs ureethylester Bestimmung der Reaktionsordnung Alkalische Hydrolyse von Essigs ureethylester Bestimmung der Aktivierungsparameter Differenzthermoanalyse von Kupfersulfat Herstellung einer K ltemischung Bestimmung der Schmelzenthalpie von Eis Gasgesetze Leitf higkeitsbestimmung verschiedener L sungen Bestimmung der Grenzleitf higkeit von Natriumchlorid Bestimmung der Dissoziationskonstanten von Essigs ure Auftrennung eines Zweikomponentengemisches in der Rektifikationsapparatur CE2 Absorption von UV Strahlung Ozonlochsimulation Treibhauswirkung von CO2 Versuchsbeispiele Biologie Puls Hautwiderstand Elektrokardiogramm EKG Elektromyogramm EMG Blutdruck Reaktionszeit Lungenvolumen Spirometrie Langzeitmessung von Klimadaten Versuchsbeispiele Technik Kfz Z ndsysteme Kfz Gemischaufbereitungssysteme
377. itf higkeitssensor wird in der Klemme befestigt und kann mit der Kreuzmuffe am Stativ nach Bedarf in der H he verschoben werden m CASSY Lab 381 Kalibrierung 21 Einstellungen laden Die Zellkonstante des Leitf higkeitssensors zur Chemie Box ist mit 0 58 bereits in CASSY Lab vor eingestellt Wird ein anderer Leitf higkeitssensor verwendet ist dessen Zellkonstante in den Einstel lungen Leitf higkeit CA1 unter Korrigieren als Faktor einzutragen und die Schaltfl che Faktor korri gieren zu bet tigen Zur genaueren Bestimmung der Zellkonstante k nnen Kalibrierl sungen verwendet werden Dazu werden Becherglas und Leitf higkeitssensor zun chst mit destilliertem Wasser dann mit ca 30 40 ml Kalibrierl sung gesp lt In weitere 50 ml der Kalibrierl sung taucht man wie zur Messung den Leitf higkeitssensor Abst nde zu den Becherglasw nden einhalten tr gt im Korrektur Fenster den Sollwert in der zweiten Zeile ein und bet tigt nach Erreichen eines stabilen Messwertes die Schaltfl che Faktor korrigieren Versuchsdurchf hrung Folgenden Ablauf nacheinander f r destilliertes Wasser Glucosel sungen Essigs ure Magnesium sulfat Kochsalz und Salzs urel sungen jeweils beginnend mit der geringst konzentrierten L sung einhalten e Mit 30 40 ml der L sung Elektrode und Becherglas gut sp len e Weitere ca 60 ml L sung in das Becherglas f llen e Leitf higkeitssensor so einstellen dass er 2 cm tief in die Fl ssigk
378. ke zu ermitteln Ben tigte Ger te 1 Pocket CASSY 524 006 1 CASSY Lab 524 200 1 UIP Sensor S 524 0621 1 Rastersteckplatte 576 74 1 Satz 10 Br ckenstecker 501 48 1 Drahtwickelplatte 567 18 1 STE Schalter ein aus 579 13 1 Chrom Nickel Draht 0 25 mm ca 200 cm lang aus 550 46 STE Widerstand 100 Q 577 32 Kabel rot 25 cm 500 411 Kabel blau 25 cm 500 412 Spannungsquelle 0 12 V einstellbar z B 521 230 PC ab Windows 98 2000 Ee o E eo S Versuchsaufbau siehe Skizze e Chrom Nickel Draht auf die Drahtwickelplatte wickeln Dabei ber die Schrauben elektrischen Kontakt mit den Steckern herstellen e Schaltung gem Skizze aufbauen Der Schalter ist zun chst offen e Zur Spannungs und Stromst rkenmessung Kabel gem Skizze an den UIP Sensor S anschlie en Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Stromkreis mit dem Schalter schlie en Ersten Messwert bei U 0 V durch Bet tigen der F9 Taste oder durch Anklicken von speichern m CASSY Lab 79 Verschiedene Spannungen 3 V 6 V 9 V und 12 V am Netzger t einstellen und jeweils die Messwerte speichern Hinweis Strom jeweils nur kurze Zeit flie en lassen so dass es durch eine Erw rmung des Drahtes nicht zu einer Erh hung des Widerstandes und damit zu einer Verf lschung des Messergebnisses kommt Drahtwickelplatte in der Schaltung durch den STE Widerstand 100 Q und zwei Br ckenstecker ersetzen Im Fenster Messparameter z B durch Bet tigen d
379. keinen Fall mit einem Finger oder dem Pr parat ber hren da es sehr d nn und damit leicht zerst rbar ist Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e In die in Spalte d cm der Tabelle den Abstand 2 eintragen Messung durch Dr cken der Taste F9 oder des Buttons 5 Tabelle eingetragen e Versuch mit schrittweise gr eren Abst nden wiederholen Dabei den Abstand jeweils um 1 cm bis zu 10 cm vergr ern e Ra226 Pr parat wieder in den Schutzbeh lter stecken starten Sobald die Messung erfolgt ist wird die Z hlrate R automatisch in die m CASSY Lab 89 e Im Fenster Messparameter Neue Messreihe anh ngen anklicken e Versuch ohne Pr parat zur Bestimmung der Nullrate durch die Untergrundstrahlung durchf hren e Nach Versuchsdurchf hrung die Schutzkappe wieder vorsichtig auf das Z hlrohr schieben dabei auf keinen Fall die ffnung in der Schutzkappe f r den Druckausgleich zuhalten Auswertung e Wodurch unterscheidet sich die Gr e N1 von der Z hlrate R e Wie ver ndert sich die Z hlrate R mit dem Abstand d zwischen dem Pr parat und dem Z hlrohr e Auf welcher Kurve liegen die Messwerte Vermutung e Die Vermutung mit einer entsprechenden Kurve durch Anpassung durchf hren best tigen e In welcher Beziehung stehen also die Z hlrate R und der Abstand d zueinander e Welche Schutzma nahme ergibt sich damit f r den Umgang mit radioaktiven Materialien e Wie gro ist die Nullrate Ro e In welchem Abs
380. keit kann der Transformator aber auch induktiv oder kapazitiv cos lt 1 belastet werden Die H rte des Transformators kann durch Parallelschaltung jeweils zweier Spulen auf Prim r und Sekundarseite des Ubungstransformators erh ht werden Anstelle des bungstransformators kann auch der zerlegbare Transformator verwendet werden Versuchsdurchf hrung Einstellungen laden mit Power CASSY Einstellungen laden ohne Power CASSY Messung mit F9 starten Last variieren z B auch induktiv oder kapazitiv und R ckwirkung auf Sekundarkreis und Prim r kreis beobachten H rte variieren und Verhalten unter Last beobachten e Evtl Kurvenform oder Frequenz der Prim rspannung in Einstellungen U1 des Power CASSYs ver ndern und Ergebnis beobachten e Messung mit F9 beenden e o EE Auswertung W hrend oder nach der Messung kann in die Darstellung Leistung mit der Maus anklicken ge wechselt werden Dort werden auch die beiden zeitabh ngigen Leistungen dargestellt Tipp Die Messinstrumente lassen sich mit F7 gleichzeitig ausblenden und wieder einblenden 190 CASSY Lab Leistungs bertragung eines Transformators auch f r Pocket CASSY geeignet 21 Beispiel laden mit Power CASSY 21 Beispiel laden ohne Power CASSY m CASSY Lab 191 Versuchsbeschreibung Es wird die Leistungs bertragung eines Transformators untersucht Dazu werden gleichzeitig die Ef fektivwerte von Prim r und Sekund rspannung sowie von Prim r
381. ken von Daten auslesen Gleichzeitig wird dabei auch die Echtzeituhr des CASSY Displays auf die Systemzeit des Computers gestellt Bitte sorgen Sie daher f r eine korrekte Systemzeit des Computers F r die weitere Bedienung des CASSY Displays bitte die dort beiliegende Gebrauchsanweisung be achten 2 Siehe auch 52 CASSY Lab m Pocket CASSY Einf hrung Pocket CASSY ist ein Interface zur Messdatenaufnahme zum Anschluss an den USB Port eines Computers ab Windows 98 2000 oder eines aktiven Hubs kompatibel zu USB 1 x und 2 0 Full speed bis zu 8 Analogeing nge pro Pocket CASSY ber Sensorbox erreichbar bis zu 8 Pocket CASSYs gleichzeitig an verschiedenen USB Ports verwendbar dadurch weitere Vervielfachung der Eing nge e automatische Sensorboxerkennung durch CASSY Lab plug amp play e Spannungsversorgung ber USB Port 500 mA E Developer Information f r eigene Softwareentwicklung im Internet verf gbar Sicherheitshinweise e Zu Ihrer eigenen Sicherheit Sensoren und Sensorboxen nicht mit Spannungen ber 30 V beschalten e M gliche Masseverbindung zwischen Sensoren und Computer beachten E Siehe auch m CASSY Lab 53 Technische Daten 4 4 Analoger Eingang auf Sensor Steckplatz Anschluss aller CASSY Sensorboxen und Sensoren m glich Aufl sung 12 Bit Messbereiche 0 003 0 01 0 03 0 1 0 3 1 V Messfehler 1 zuz glich 0 5 vom Bereichsendwert Eingangswiderstand 10 kQ Abtastrate max 7 8
382. ker 667 4172 1 Temperaturf hler NiCr Ni bei Bedarf 529 676 1 Timer Box 524 034 1 Kombi Lichtschranke 337 462 1 Verbindungskabel 6 polig 501 16 1 Magnetr hrer 666 845 2 Bechergl ser 250 ml niedrige Form 664 103 1 Stativstab 450 mm Gewinde M10 666 523 1 Messpipette 10 ml 665 997 1 Pipettierball 666 003 1 B rette 50 ml 665 847 1 B rettentrichter 665 816 1 Einfach B rettenhalter 666 559 2 Kreuzmuffen 666 543 1 Kleinklemme 666 551 4 PC ab Windows 95 98 NT Ben tigte Ger te alternativ mit pH Box 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 pH Box 524 035 1 pH Einstabmesskette 667 424 1 Timer Box 524 034 1 Kombi Lichtschranke 337 462 1 Verbindungskabel 6 polig 501 16 1 Magnetr hrer 666 845 2 Bechergl ser 250 ml niedrige Form 664 103 1 Stativstab 450 mm Gewinde M10 666 523 1 Messpipette 10 ml 665 997 1 Pipettierball 666 003 1 B rette 50 ml 665 847 1 B rettentrichter 665 816 1 Einfach B rettenhalter 666 559 2 Kreuzmuffen 666 543 1 Kleinklemme 666 551 4 PC ab Windows 95 98 NT Ben tigte Chemikalien Phosphors ure 10 100 ml 674 3440 Kalilauge c 1 mol l 1 672 4460 Pufferl sung pH 4 00 250 ml 674 4640 Pufferl sung pH 7 00 250 ml 674 4670 dest Wasser Versuchsaufbau siehe Skizze Die Chemie Box mit der pH Elektrode wird in den Eingang A des am PC angeschlossenen Sen sor CASSY eingesteckt Bei wesentlicher Abweichung der Temperatur von 25 C empfiehlt sich der Einsatz eines Tempe
383. klide 263 Tonanalyse 157 Tonsynthese 159 Trafoeisen 288 Transformator 188 190 Transistor 223 Treibhaus 399 Trennung von Alkanen aus Feuerzeuggas 336 Trennung von Alkoholen 338 Trennung von Luft 340 Trigger 13 Tropfenz hler 332 U Umweltradioaktivit t 271 Universelles Messinstrument Physik 61 62 Untergrund 23 Unterk hlen 313 CASSY Lab 455 Urease 346 UV 394 396 V VideoCom 63 Volumen 376 W Waage 63 344 354 Waagerechte Linie 19 Wellenoptik Beugung am Einzelspalt 233 Wellenoptik Beugung an Mehrfachspalten 236 Welligkeit 21 Werte 18 Wheatstone Messbr cke 86 Widerstand 286 Winkelabh ngigkeit 275 Winkelkorrelation 281 Kur Z hlrate VKA Box 23 Zeitintervall 13 Zentrifugalkraft 115 117 Zerfallskette 263 Zoom 18 Z ndung 421 Zweiplattenleitung 438 Zweipunktregler 227 Zwischenablage 16 22 456 CASSY Lab
384. ktor an den bergang Hohlleiter Koax schrauben Es wird nur noch das reflektierte Signal gemessen Eindringtiefe und Position der Einstellschraube des Gleitschraubentransformators ver ndern und damit reflektiertes Signal minimieren Koax Detektor wieder an die Messleitung schrauben und SWR Verlauf erneut messen Hinweis Die gemessene Spannung UA1 proportional zur Mikrowellenleistung Unter der Annahme einer quad ratischen Kennlinie f r den Koax Detektor kann sie in die elektrische Feldst rke E sqr UA1 umge rechnet werden Da die Detektorkennlinie nicht kalibriert ist ist der Zahlenwert von E willk rlich 444 CASSY Lab m Antennentechnik ROMTECARERULLY t MAX LORD 2 Mi Beispiel laden horizontales Richtdiagramm eines 2 Dipols Sicherheitshinweise Bedingt durch die geringe Leistung des Gunn Oszillators ca 10 mW ist eine Gef hrdung f r die Ex perimentierenden bei Antennenversuchen ausgeschlossen Im Hinblick auf den Umgang mit st rkeren HF Quellen sollen aber folgende Regeln beachtet werden e Das direkte Hineinschauen in die strahlende Sendeantenne ist unbedingt zu vermeiden Das gilt auch f r freie Hohlleiterenden und Hornantennen e Bei Ver nderungen am Versuchsaufbau bei denen Hohlleiterkomponenten ausgetauscht werden ist die Versorgungsspannung des Gunn Oszillators abzuklemmen Versuchsbeschreibung Antennen dienen der Ausstrahlung oder dem Empfang elektromagnetischer Wellen Sie m ssen dazu
385. l st werden und man erh lt mit den Anfangsbedin gungen s t 0 0 und v t 0 vo s t vo o sin 0 t mit o sqr D m m CASSY Lab 125 Anmerkung zur Gewichtskraft In der oben verwendeten Modellgleichung wurde nicht ber cksichtigt dass auf die Pendelmasse m auch die Gewichtskraft m g wirkt Die Modellgleichung m sste also eigentlich s a D m s g D m s m g D D m s s0 mit so m g D lauten Genau diese gewichtskraftsabh ngige Nullpunktverschiebung des Pendels zeigt sich auch sehr sch n in der mit der Maus w hlbaren Darstellung Modellbildung mit g Weil sich nur der Nullpunkt verschiebt wird blicherweise auf die Gewichtskraft in der Modellgleichung verzichtet So auch in den folgenden Beispielen in denen die Festk rperreibung Schmiermittelreibung laminare Fl ssigkeitsreibung und die turbulente Fl ssigkeitsreibung Luftreibung untersucht wird 126 CASSY Lab m Schwingungen eines Federpendels mit Festk rperreibung mit Modellbildung auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Sicherheitshinweis Sicherheitshinweise aus der Gebrauchsanweisung des Laser Bewegungssensors S beachten Versuchsbeschreibung Als Erg nzung zum Versuch Schwingungen eines Federpendels wird der schwingende K rper einer zus tzlichen Reibungskraft F durch Gleitreibung an einem Metallstab Coulomb Reibung ausgesetzt Diese Reibungskraft ist dem Betrag nach konstant aber immer gegen die Bewegung gerichtet Sie
386. l aus der molaren Konzentration eine Gerade siehe unten Kohlrauschs Quadratwurzelge setz Die starke Abweichung von diesem Verhalten ist im Diagramm Kohlrausch zu betrachten 5 Im Diagramm Dissoziation sind die aus den Messdaten berechneten Werte f r den negativen de kadischen Logarithmus der Dissoziationskonstante pKDiss und den Dissoziationsgrad aufgetragen Ein Grund f r die Abnahme von KDiss bei h heren Konzentrationen ist darin zu finden dass dort die Konzentration des Wassers in der L sung nicht mehr als konstant betrachtet werden darf ein weiterer liegt in der Bildung von lonen Agglomeraten bei Verringerung der Abst nde zwischen den lonen 6 Im Diagramm Ostwald kann berpr ft werden wie gut die gemessenen Werte mit den Literatur werten bereinstimmen Dazu wird bis zu Konzentrationen von 1 mol l der Kehrwert der Aquiva lent Leitf higkeit in mol S cm gegen die spezifische Leitf higkeit aufgetragen Aus Achsenabschnitt und Steigung der sich ergebenden Gerade lassen sich KDiss und Ao berechnen siehe die letzte Glei chung im Abschnitt Theoretischer Hintergrund Da aber bereits geringe Fehler der Messwerte zu gro en Fehlern in der Auftragung f hren ist auf diese Berechnung verzichtet worden Statt dessen werden die Literaturwerte f r KDiss und Ao benutzt um die Messwerte zu berpr fen Im Men punkt freie Anpassung Tastenkombination Alt F wird die entsprechende Gerade mit den Parametern A f r pKDiss und B f r
387. latte abschalten und die Messung mit F9 beenden Gesetz von Gay Lussac p konst V T Einstellungen laden Heizplatte und Magnetr hrer einschalten Bevor das Wasser im Becherglas zu sieden beginnt Heizplatte ausschalten Dreiwegehahn ffnen Stempel des Kolbens bis zur 100 ml Marke herausziehen und Umlenkrolle bis kurz vor Linksan schlag drehen e Volumen V 725 ml kontrollieren ggf mit Justierschraube des CPS Elektronischen Wegaufnehmers einstellen e Hahn so schlie en dass nur eine Verbindung vom Kolben zur Flasche besteht weitere Luft also von au en nicht eindringen kann e Erste Messwerte mit F9 aufnehmen e Stempel vorsichtig in 5 ml Intervallen hineinpressen und warten bis sich der vorher gemessene Druck Au endruck wieder eingestellt hat e Weitere Messwerte jeweils mit F9 aufnehmen e Messung beenden sobald ann hernd Au entemperatur erreicht ist e e o oO Auswertung Zur Auswertung der jeweiligen Experimente werden folgende Diagramme benutzt a Isotherme Versuchsdurchf hrung T konst p V Diagramm b Isochore Versuchsdurchf hrung V konst p T Diagramm c Isobare Versuchsdurchf hrung p konst T V Diagramm Diese Diagramme sind in der Darstellung Regression mit der Maus anklicken bereits so skaliert vorbereitet dass der Koordinaten Nullpunkt sichtbar ist und im Auswertungsmen rechte Maustaste im Diagramm eine der folgenden Anpassungen gew hlt werden kann a Isotherme Vers
388. lbare Spannungsaquelle S Beide k nnen von der Software geschaltet werden Dazu m ssen sie erst in der CASSY Anordnung durch Anklicken aktiviert werden Am einfachsten ist die Synchronisation mit dem Start einer Messung z B f r einen Haltemagneten an der Spannungsquelle S Dazu muss lediglich Umschalten w hrend automatischer Aufnahme akti viert werden Es l sst sich aber auch der Schaltzustand des Relais oder der Spannungsquelle explizit ber eine Formel definieren Eine Formel darf von allen Gr en abh ngen die in der angezeigten Liste aufgef hrt sind und muss unter Beachtung der korrekten Formelschreibweise eingegeben werden siehe auch Beispiele Ein Formelergebnis ungleich 0 bedeutet AN eingeschaltet ein Formelergebnis gleich 0 bedeutet AUS ausgeschaltet Diese Formel wird nicht mehr w hrend der Messung ausgewertet wenn Umschalten w hrend automatischer Aufnahme aktiviert ist PWM Analogausgang Die Spannungsquelle S ist eigentlich ein pulsweitenmodulierter Analogausgang Die Maximalspannung wird am Drehknopf eingestellt Die Formel steuert dann nicht nur AUS 0 oder AN 1 sondern erlaubt auch Zwischenwerte z B 0 41 abwechselnd 41 der Zeit AN und 59 der Zeit AUS mit einer Periodendauer von 10 ms F r diese Zwischenwerte ist Umschalten w hrend automatischer Aufnahme wirkungslos Mit diesem Analogausgang lassen sich also Baugruppen steuern f r die nur der Mittelwert oder der Effektivwert der Ausgang
389. lbildung e Schwingungen eines Federpendels mit Modellbildung e Schwingungen eines Federpendels mit Festk rperreibung mit Modellbildung e Schwingungen eines Federpendels mit Schmiermittelreibung mit Modellbildung e Schwingungen eines Federpendels mit laminarer Fl ssigkeitsreibung mit Modellbildung e Schwingungen eines Federpendels mit tubulenter Fl ssigkeitsreibung Luftreibung mit Modellbil dung e Auf und Entladung eines Kondensators mit Modellbildung e Ged mpfter Schwingkreis mit Modellbildung e Erzwungene Schwingungen mit Modellbildung e Tiefpass Filter mit Modellbildung e Hochpass Filter mit Modellbildung Einstellungen Kommentar Sl Zur besseren Dokumentation von eigenen Versuchsdateien besteht hier die M glichkeit Text ein zugeben zusammen mit der Versuchsdatei abzuspeichern und sp ter wieder zu laden Der Text l sst sich auch ber die Zwischenablage mit Strg V in das Eingabefeld einf gen Allgemeine Einstellungen l Hier kann die serielle Schnittstelle umgestellt werden an der CASSY und oder die anderen seriellen Messger te am Computer angeschlossen sind F r CASSYs am USB Port ab Windows 98 2000 muss keine serielle Schnittstelle angegeben werden sie werden automatisch gefunden Au erdem kann die Sprache umgestellt werden Wenn diese Umstellung auch beim den n chsten Start der Software gelten soll muss noch Neue Vorgaben abspeichern gew hlt werden Gleichzeitig speichert dies a
390. le f r Frequenz Amplitude Offset und Tastverh ltnis angeben So l sst sich z B die Frequenz einer Sinusschwingung oder die ausgegebene Spannung flexibel steuern z B durch Formelvorgabe bei Resonanzkurvenaufnahmen oder Regelungen Allerdings kann die Initialisierung der Ausgabe einer neuen Frequenz oder Ampli tude Offset Tastverh ltnis im Profi CASSY ein paar 100 ms dauern Die Parameter k nnen daher nur schrittweise und nicht kontinuierlich erh ht werden 2 Siehe auch 50 CASSY Lab m Einstellungen Analogausgang Y Das Profi CASSY bietet neben dem Analogausgang X der als Funktionsgenerator genutzt werden kann auch einen zweiten Analogausgang Y der mit einer Formel belegt werden und dadurch seinen Aus gangspegels programmgesteuert ndern kann 2 Siehe auch Einstellungen Digitaleingang ausgang Das Profi CASSY bietet 16 Digitaleing nge und 16 Digitalausg nge die jeweils in Gruppen von 8 Ein oder Ausg ngen aktiviert werden k nnen Die Eing nge lo bis I15 geben den aktuellen Pegel der Eing nge wieder Die Ausg nge Qo bis Q15 k nnen mit Formeln belegt werden und dadurch ihre Ausgangspegel programmgesteuert ndern E Siehe auch m CASSY Lab 51 CASSY Display Einf hrung CASSY Display USB bzw seriell ist eine 2 kanalige Anzeige f r die Messwertanzeige ohne Computer e mikrocontrollergesteuert mit CASSY Betriebssystem jederzeit bequem ber Software f r Leis tungserweiterungen aktualisierbar
391. llgemeinen Ein stellungen abgespeichert werden Die Interpolationen Akima und sinc werden nicht ber Definitionsl cken hinweg und nicht w hrend einer Messung berechnet W hrend der Messung werden die Punkte nur durch gerade Linienst cke ver bunden Erst nach der Messung berechnet die Interpolation die Kurvenst cke zwischen den Mess punkten Die sinc Interpolation ist ideal f r Signale die keine Frequenzanteile ber der halben Abtast frequenz enthalten Sie f hrt dann zu einem 10 fach Oversampling Skalierung w hlen Im Diagramm kann die Skalierung aus und links oben oder links unten eingeblendet werden Die aktuelle Einstellung kann als Vorgabe f r weitere Starts des Programms in den Allgemeinen Ein stellungen abgespeichert werden Raster einblenden Im Diagramm kann ein Raster aus und wieder eingeblendet werden Die aktuelle Einstellung kann als Vorgabe f r weitere Starts des Programms in den Allgemeinen Ein stellungen abgespeichert werden Zoomen Nach Aktivierung dieses Men punkts muss der Bereich definiert werden der vergr ert werden soll Das geschieht mit der linken Maustaste Eine bereits gezoomte Darstellung l sst sich auch weiter zoomen Ein Zoom kann anschlie end durch Zoom ausschalten wieder zur ckgesetzt werden Abk rzung Tastatur Alt Z Zoom ausschalten Setzt den aktuell gew hlten Ausschnitt des Diagramms wieder in seine Ausgangsgr e zur ck Abk rzung Tastatur Alt A m CASSY Lab 1
392. llig entleert entsorgen Beh lter niemals wiederbef llen Versuchsbeschreibung Im Versuch wird die Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Schallimpulses in Kohlendioxid und in den Edelgasen Helium und Neon bestimmt Da Schallwellen in Gasen nur eine geringe Dispersion zeigen d h bei der Schallausbreitung in Gasen stimmen Gruppen und Phasengeschwindigkeit in guter N herung berein kann im Versuch die Schallgeschwindigkeit c einfach aus der Ausbreitungsge schwindigkeit eines Schallimpulses bestimmt werden c px p mit x Cp CV x Adiabatenexponent p Dichte p Druck Cp Cv spezifische W rmekapazit t m CASSY Lab 149 Der Schallimpuls wird erzeugt indem eine steile Spannungsflanke die Membran eines Lautsprechers ruckartig bewegt Diese Bewegung der Membran bewirkt eine Druckschwankung im Gas welche mit einem Mikrofon registriert werden kann Zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit c in einem gasf rmigen Medium wird die Laufzeit t zwi schen der Impulserzeugung am Lautsprecher und der Registrierung am Mikrofon gemessen Da der genaue Startort des Schallimpulses am Lautsprecher nicht direkt gemessen werden kann wird zu n chst f r die Bestimmung der effektiven Messstrecke die Schallgeschwindigkeit cLuft in Luft bestimmt Dazu werden zwei Laufzeitmessungen durchgef hrt bei denen sich das Mikrofon einmal am Ort sA1 und einmal am Ort sa2 befindet Aus der Wegdifferenz As sA1 sA2 und der zugeh rigen Laufzeitdif ferenz
393. ls Box darf nur in bereinstimmung mit der Gebrauchsanweisung betrieben werden Versuchsbeschreibung Das pulsierende Blut ver ndert die optischen Eigenschaften des menschlichen K rpers Dadurch er mittelt CASSY mit der Puls Box die Pulsfrequenz Es wird die Ver nderung der Pulsfrequenz aufge nommen z B w hrend k rperlicher Anstrengung oder die Ruhepulsfrequenz zwischen trainierten und untrainierten Probanden verglichen Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Puls Box oder Puls Sensor S 524 047 1 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsvorbereitung siehe Skizze Der Pulsaufnehmer der Puls Box an Eingang A des Sensor CASSYs wird an einer stark durchbluteten Stelle des K rpers angebracht wie z B an der Nagelwurzel des kleinen Fingers Der Sensor soll w hrend der Messung nicht mehr bewegt werden da es sonst zu Fehlmessungen kommen kann Versuchsdurchf hrung Einstellungen laden Stabile Pulswerte im Fenster PA1 abwarten Box passt sich der Signalst rke an Messung mit F9 starten Evtl Abh ngigkeiten der Pulskurve von k rperlicher Anstrengung Kniebeugen untersuchen Messung mit F9 beenden Messung kann mit ver nderten Faktoren oder anderen Versuchspersonen wiederholt werden Dazu wieder stabile Pulswerte abwarten und Messung erneut mit F9 starten e o o e E 404 CASSY Lab m Auswertung Die durchschnittliche Pulsfrequenz kann durch die Bildung des Mittelwertes aus der Messkurve be s
394. lt 0 8 f r 0 8 m e Eventuell Zeitintervall aktuell 200 ms im Messparameterfenster erscheint mit F5 anpassen l ngeres Intervall hat weniger Messwerte und weniger Streuungen in a t zur Folge Gegebenenfalls Vorzeichen der Wegmessung invertieren s lt gt s in Einstellungen sA1 Wagen vom Haltemagneten festhalten lassen Wegnullpunkt definieren gt 0 amp in Einstellungen sA1 Messung mit F9 starten und am Ende wieder mit F9 stoppen Eine Fehlmessung kann durch Letzte Messreihe l schen rechte Maustaste auf Tabelle wieder aus der Tabelle entfernt werden e Messung mit ver nderten Parametern andere beschleunigende Kraft oder andere beschleunigte Masse wiederholen Dazu Wegnullpunkt wieder neu definieren Auswertung Zus tzlich zu den s t Diagrammen werden die v t und a t Diagramme berechnet Sie stehen auf den weiteren Darstellungsseiten zur Verf gung und brauchen nur angeklickt zu werden Als Auswertungen bieten sich Parabel und Geradenanpassung sowie Mittelwertberechnung an Zur Best tigung der Newtonschen Bewegungsgleichung muss eine weitere Tabelle gef llt werden die auf der Newton Seite der Darstellung schon vorbereitet ist Nach der Bestimmung eines Beschleuni gungswertes als Mittelwert eines a t oder als Steigung eines v t Diagramms kann dieser mit der Maus aus der Statuszeile in die Tabelle gezogen werden Drag amp Drop Der Parameter Kraft F bzw Masse m wird direkt ber die Tastatur in die Tabelle eing
395. lten werden Die freie Anpassung erlaubt auch die automatische Erzeugung eines neuen Kanals durch Ergebnis automatisch als neuen Kanal Parameter darstellen Dadurch werden unterschiedliche Anpas sungen in verschiedenen Farben dargestellt und k nnen nachtr glich durch Formeln weiter ausge wertet werden Die aktuellen Parameter der Anpassung A B C und D werden bei der Anpassung in der Statuszeile eingetragen Eine eventuell dort platzierte Koordinatenanzeige wird dabei ausgeschaltet Diese Werte k nnen danach als Text in das Diagramm geschrieben werden Durch Doppelklick auf eine Anpassung kann diese wieder aus dem Diagramm gel scht werden Integral berechnen Der Wert des Integrals ergibt sich aus der Fl che die der mit der linken Maustaste gew hlte Kurven bereich mit der x Achse einschlie t bzw aus der Peakfl che Der Wert des Integrals wird in der Sta tuszeile eingetragen Eine eventuell dort platzierte Koordinatenanzeige wird dabei ausgeschaltet Die aktuelle Wert des berechneten Integrals kann auch als Text in das Diagramm geschrieben werden Weitere Auswertungen Poissonverteilung berechnen nur sinnvoll bei H ufigkeitsverteilungen Aus dem markierten Bereich des Histogramms wird die Gesamtanzahl n der Ereignisse der Mittelwert u und die Standardabweichung c berechnet in die Statuszeile eingetragen sowie die daraus errechnete Poissonverteilung eingezeichnet y n u x x exp u Weitere Auswertungen Gau vert
396. ltr pfchen um 20 weitere Skalenstriche entspricht 1 mm gesunken also im Okular gestiegen ist Zeitmessung mit Schalter t wieder stoppen und Kondensatorspannung mit Schalter U wieder einschalten e Messwerte f r die Sinkzeit t1 und die Spannung U mit F9 in die Tabelle bernehmen Die berechnete Ladung q wird automatisch im Histogramm eingetragen e Messung f r andere ltr pfchen wiederholen b Sink Steigmethode 21 Einstellungen laden e Okularmikrometer senkrecht stellen und durch Drehen des schwarzen Okularringes scharf stellen e Zun chst Schalter U und t nach unten stellen e Kondensatorspannung mit Schalter U einschalten und mit Drehpotentiometer so einstellen 400 600 V dass ein ausgew hltes ltr pfchen mit etwa 1 2 Skalenteilen Sekunde steigt also im Okular sinkt e Kondensatorspannung mit Schalter U ausschalten e Sobald sich das ltr pfchen neben einem gew hlten Skalenstrich befindet Zeitmessung mit Schalter t starten e Sobald das ltr pfchen um 20 weitere Skalenstriche entspricht 1 mm gesunken also im Okular gestiegen ist Kondensatorspannung mit Schalter U wieder einschalten Dies startet automatisch die Zeitmessung t2 e Sobald sich das ltr pfchen wieder neben dem ersten Skalenstrich befindet Zeitmessung mit Schalter t stoppen e Messwerte f r die Sinkzeit t1 die Steigzeit t2 und die Spannung U mit F9 in die Tabelle bernehmen Die berechnete Ladung q wird automatisch im Histogramm eingetragen
397. lung wie oben dargestellt vorbereiten und Netzger t einschalten Bitte beachten Sie besonders e Bits vom LSB her abschalten Taster SELECT und ON OFF s u m CASSY Lab 435 Potentiometer a nur langsam drehen Im Bereich kleiner Eingangsspannungen lt 10 V kann es durch bersteuerung des A D Wandlers zu einem Signalsprung 0 V gt 9 5 V kommen Das ist nicht kritisch eventuell Messung bei ca 9 5 V beginnen Theorie und Versuchsdurchf hrung zu diesem Thema sind ausf hrlich im Handbuch beschrieben vgl T7 2 2 1 Puls Code Modulation 564 001 Seite 52 Versuchsdurchf hrung E Einstellungen laden Potentiometer a nach ganz links drehen Messung mit F9 oder starten Potentiometer a nach rechts drehen Damit liegt eine Spannung am Eingang des PCM Modulators 736 101 an die langsam von 10 V bis 10 V ansteigt Diese Eingangsspannung wird als Span nung UA1 angezeigt Die Ausgangsspannung nach der Quantisierung am PCM Demodulator 736 111 wird als Spannung UB1 dargestellt Nach Aufnahme der Quantisierungskennlinie Messung mit F9 wieder stoppen Varianten Reduktion der Aufl sung von 8 auf 5 Bit Die 3 geringstwertigen Bits Least Significant Bits LSB des PCM Modulators durch Dr cken von SELECT und ON OFF deaktivieren Wiederholtes Dr cken von SELECT f hrt auf die Position des gew nschten Bits ON OFF wechselt zwischen aktiv inaktiv Potentiometer a zur ck nach links minimale Eingangsspannung ca 10 V dreh
398. lwert O C eingeben und Offset korrigieren anklicken Dann den Temperaturf hler in kochendes Wasser tauchen in den Einstellungen A11 unter Korri gieren in der oberen Zeile den Sollwert 100 C eingeben und Faktor korrigieren anklicken Unter Umst nden den Einfluss des Luftdrucks auf den Siedepunkt beachten Kalibrierte Einstellungen mit F2 unter einem neuen Namen abspeichern Sensor CASSY Chemie Box und Temperaturf hler markieren damit sie in derselben Kombination wieder verwendet werden k nnen Nur dann passt die gespeicherte Kalibrierung Versuchsdurchf hrung Kalibrierte Einstellungen verwenden oder laden Heizplatte einschalten Mit Hilfe des teleskopartigen Stativs das Reagenzglas mit dem Temperaturf hler in das Becherglas auf der Heizplatte setzen Messung mit F9 oder der Schaltfl che 5 starten Nach vollst ndigem Schmelzen des Natriumthiosulfats und Erreichen von ca 65 C das Reagenz glas mittels des Stativs aus dem hei en Wasserbad heben und zum schnelleren Abk hlen in das Becherglas mit kaltem Wasser setzen alternativ kann man die Probe auch langsamer an der Luft abk hlen lassen Um tiefe Unterk hlungstemperaturen zu erreichen sollte man daf r sorgen dass die Apparatur nicht ersch ttert wird Andererseits kann durch leichtes Klopfen gegen das Reagenzglas die Kristallisation initiiert und verst rkt werden Die maximale Kristallisationstemperatur kann nach Einsetzen des Erstarrungsvorgangs BA11 s
399. lwert in der zweiten Zeile ein und bet tigt nach Erreichen eines stabilen Messwertes die Schaltfl che Faktor korrigieren 348 CASSY Lab m Versuchsvorbereitung siehe Skizze Die Chemie Box mit dem Leitf higkeitssensor an den Eingang A des Sensor CASSY anschlie en Das 100 ml Becherglas und den Leitf higkeitssensor mit ca 30 ml der Ammoniumcarbonatl sung sp len Die Sp ll sung wegsch tten restliche Ammoniumcarbonatl sung in das Becherglas f llen und die Leitf higkeit dieser L sung messen Dabei darauf achten dass der Leitf higkeitssensor mindestens 2cm tief eintaucht und sein Abstand zu den Gef w nden mindestens 1cm betr gt siehe Gebrauchsanweisung Den Messwert in den Einstellungen 1 im Feld Formel an Stelle der Vorgabe eintragen Er wird zur Berechnung der Harnstoffkonzentration ben tigt da angenommen wird dass nach vollst ndiger Hyd rolyse des Harnstoffs eine 0 1 molare Ammoniumcarbonatl sung vorliegen w rde Aus Magnetr hrer Stativmaterial Leitf higkeitssensor und dem zweiten Becherglas wird eine Appa ratur zur Leitf higkeitsmessung aufgebaut Dabei ist wieder darauf zu achten dass der Leitf higkeits sensor ausreichenden Abstand zu den Gef w nden und dem R hrst bchen aufweist Das Becherglas wird mit genau 80 ml destilliertem Wasser bef llt Messpipette benutzen die Harn stoffl sung hinzugegeben und der Magnetr hrer angestellt Die im Anzeigeinstrument CA1 angegebene Leitf higkeit sollt
400. lwirkungen der lonen untereinander Bildung von lonen Assoziaten durch Cou lombkr fte Behinderung der Wanderung der lonen durch die L sung zu erkl ren 386 CASSY Lab m Bestimmung der Dissoziationskonstanten von Essigs ure SE auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet 21 Beispiel laden Gefahrenhinweis Essigs ure in hohen Konzentrationen wirkt tzend Schutzbrille handschuhe und Schutzkleidung anziehen Den Dampf der konzentrierten Essigs ure nicht einatmen Konzentrierte Essigs ure ist entz ndlich Offene Flammen vermeiden nicht rauchen Versuchsbeschreibung Die spezifische Leitf higkeit von Essigs ure verschiedener Konzentrationen wird gemessen und aus diesen Daten die quivalent Leitf higkeit Aeq berechnet Die ermittelten Werte zeigen dass f r schwache Elektrolyte Kohlrauschs Quadratwurzel Gesetz zur Bestimmung der Grenzleitf higkeit nicht gilt Mit der ber die einzelnen lonen Grenzleitf higkeiten ermittelten Grenzleitf higkeit der Essigs ure kann man ber das Ostwaldsche Verd nnungsgesetz den Dissoziationsgrad und die Gleichge wichtskonstante KDiss des Dissoziationsgleichgewichts der Essigs ure berechnen Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Chemie Box oder Leitf higkeits Adapter S 524 067 1 1 Leitf higkeitssensor 529 670 1 Bunsenstativ 450 mm 666 502 1 Kreuzmuffe 666 543 m CASSY Lab 387 1 Kleinklemme 666 551 1 Becherglas 100 ml hohe Form 664
401. m In der vorbereiteten Dar stellung Auswertung ist das Quadrat der Frequenz f ber der Spannkraft F aufgetragen Durch An passung einer Ursprungsgeraden rechte Maustaste kann der Zusammenhang f F best tigt werden D h die Tonh he und damit die Frequenz einer schwingenden Saite steigt mit wachsender Saiten spannung Entsprechend kann die Tonh he einer Saite erniedrigt werden in dem man die Saiten spannung verringert b Variation der Saitenl nge Bereits w hrend der Messung erscheint das T L und das f L Diagramm In der vorbereiteten Dar stellung Auswertung ist die Frequenz f ber 1 L aufgetragen Durch Anpassung einer Ursprungsge raden rechte Maustaste kann der Zusammenhang f 1 L best tigt werden D h die Tonh he und damit die Frequenz einer schwingenden Saite w chst mit abnehmender L nge 144 CASSY Lab m Schallgeschwindigkeit in Luft E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Im Versuch wird die Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Schallimpulses bestimmt und damit da Gruppen und Phasengeschwindigkeit bereinstimmen die Schallgeschwindigkeit Der Schallimpuls wird erzeugt indem eine steile Spannungsflanke die Membran eines Lautsprechers ruckartig bewegt diese Bewegung bewirkt die Druckschwankung in der Luft Im einem Abstand zum Lautsprecher wird der Schallimpuls mit einem Mikrofon registriert Zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit c wird die Zeit t zwischen der Impulserzeugung am Laut spre
402. m 664 137 1 Kristallisierschale 900 ml 664 177 1 Dosierspritze 2 ml 665 963 1 Kan le 40 mm 665 960 1 Vollpipette 25 ml 665 976 1 Pipettierball 666 003 1 Waage Aufl sung 0 01 g Ben tigte Chemikalien Essigs ureethylester z B 250 ml 671 9630 Natronlauge c 0 1 mol l z B 500 ml 673 8410 evtl Kalibrierl sung 12 88 mS cm 667 4640 Kalibrierung 21 Einstellungen laden e Die Zellkonstante des Leitf higkeitssensors zur Chemie Box ist mit 0 58 bereits in CASSY Lab voreingestellt Wird ein anderer Leitf higkeitssensor verwendet ist dessen Zellkonstante in den Einstellungen Leitf higkeit CA1 unter Korrigieren als Faktor einzutragen und die Schaltfl che Faktor korrigieren zu bet tigen e Zur genaueren Bestimmung der Zellkonstante k nnen Kalibrierl sungen verwendet werden Dazu werden Becherglas und Leitf higkeitssensor zun chst mit destilliertem Wasser dann mit ca 30 40 mi Kalibrierl sung gesp lt In weitere 50 ml der Kalibrierl sung taucht man wie zur Messung den Leitf higkeitssensor 1 cm Abstand zu den Becherglasw nden einhalten tr gt unter Korri gieren den Sollwert in der zweiten Zeile ein und bet tigt nach Erreichen eines stabilen Messwertes die Schaltfl che Faktor korrigieren e Die kalibrierten Einstellungen f r sp tere Verwendung mit F2 unter einem neuen Namen abspei chern Den verwendeten Sensor Chemie Box und Sensor CASSY markieren da die Kalibrierung nur f r diese Kombination g ltig ist Versuc
403. m Start der Messwertaufnahme im unteren Umkehrpunkt der Schwingung festh lt Der Bewegungsaufnehmer und der Haltemagnet m ssen je nach Anzahl der angeh ngten Massest cke in Bezug zur Position des Hakens vertikal verschoben werden Idealerweise befindet sich der Bewegungsaufnehmer ungef hr in der Mitte des Fadens wenn sich das Pendel in der Gleichge wichtslage befindet Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Gew nschte Anzahl von Massest cken anh ngen und die H he des Haltemagneten und des Be wegungsaufnehmers einstellen e Wegnullpunkt sA1 in Gleichgewichtslage des Pendels kalibrieren dazu in den Einstellungen sA1 die Schaltfl che 0 anklicken e Gegebenenfalls Vorzeichen der Wegmessung invertieren Schaltfl che s gt s in den Einstellun gen sA1 e Pendel auslenken und vom Haltemagnet festhalten lassen e Messung mit F9 starten e Zum Wiederholen einer Messung vor Beginn der Datenaufnahme den Wegnullpunkt in der Gleich gewichtslage des Pendels berpr fen Auswertung F r jedes Weg Zeit Diagramm wird mit der rechten Maustaste durch Differenz messen oder Alt D und anschlie endem Anklicken zweier entsprechender Nulldurchg nge mit der linken Maustaste die Schwingungsdauer T bestimmt Der dann in der Statuszeile angezeigte Wert der Schwingungsdauer kann mit Hilfe der Maus in die vorbereitete Darstellung Eingabe bertragen werden Drag amp Drop Zus tzlich muss die zu T zugeh rende Masse m in die T
404. m eines Transformators P3 4 5 4 Leistungs bertragung eines Transformators Leistung beliebiger mit Netzwechselspannung betriebener Verbraucher D P1 7 7 3 Elektronik P4 1 2 1 J U J e D3 4 7 7a J e P43 22 e P43 23 Optik e P5 3 1 4 e P5 3 1 5 e P5 5 1 2a e P5 6 3 3 e P5 6 3 4 CASSY Lab 91 Auf und Entladung eines Kondensators Auf und Entladung eines Kondensators mit Modellbildung Auf und Entladung eines kleinen Kondensators Kabelkapazit ten Ged mpfter Schwingkreis Ged mpfter Schwingkreis mit Modellbildung Gekoppelte Schwingkreise Erzwungene Schwingungen Resonanz Erzwungene Schwingungen mit Modellbildung RLC Filter Tiefpass Hochpass Bandpass Tiefpass Filter mit Modellbildung Hochpass Filter mit Modellbildung Kennlinie einer Gl hlampe Kennlinie einer Diode Kennlinie eines Transistors Leistungskennlinie einer Solarzelle Temperaturregelung Helligkeitsregelung Spannungsregelung Beugung am Einzelspalt Beugung an Mehrfachspalten Quadratisches Abstandsgesetz f r Licht Lichtgeschwindigkeit in Luft Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Materialien Atom und Kernphysik P6 1 2 3 4 P6 3 7 2 P6 4 2 1 P6 4 3 2 P6 5 4 1 P6 5 4 2 P6 5 4 3 P6 5 4 4 P6 5 5 1 P6 5 5 2 P6 5 5 3 P6 5 5 4 P6 5 5 5 P6 5 6 1 P6 5 5 6 Millikan Versuch Compton Effekt an R ntgenstrahlung Poissonverteilung Halbwertszeit von Radon a Spektroskopie an radioaktiven Proben Am 241 Bes
405. m gibt die Konzentrationsabh ngigkeit der quivalent Leitf higkeit Aeq wieder 3 Nach Kohlrauschs Quadratwurzelgesetz ergibt die Auftragung der quivalent Leitf higkeit gegen die Wurzel aus der molaren Konzentration im Bereich geringer Konzentrationen ann hernd eine Gerade mit der Grenzleitf higkeit als Achsenabschnitt Dieses Verhalten ist im Diagramm Kohlrausch Auftragung zu betrachten Die Steigung k ist von der Anzahl der durch die Dissoziation entstehenden lonen ab h ngig bei NaCl also flacher als z B bei H2SO4 Zur Anpassung einer Geraden bet tigt man im Diagramm die rechte Maustaste w hlt Anpassung durchf hren und Ausgleichsgerade und erh lt nach Markierung des Kurvenbereichs zwischen 0 und 0 5 mol l eine Gerade deren Steigung A und Achsenabschnitt B links unten in der Statuszeile abzu lesen sind Diese Werte k nnen mit der Maus ins Diagramm gezogen oder ber Alt T als Text eingef gt werden Dabei entspricht der Parameter A im Kohlrauschgesetz k und B ist der Wert f r die Grenz leitf higkeit Ao Dieser Wert wird zur Berechnung von a in den Einstellungen o im Feld Formel einge tragen m CASSY Lab 385 4 Das Diagramm Dissoziationsgrad schlie lich gibt die berechneten Daten f r amp an Deutlich ist zu sehen dass auch f r starke Elektrolyte der Dissoziationsgrad nur bei sehr geringen Konzentrationen nahezu den Wert 1 erreicht Diese Abweichung vom idealen Verhalten eines starken Elektrolyten ist durch die Wechse
406. m magnetischen Feld einer Luftspule Kraft im magnetischen Feld eines Elektromagneten Kraft zwischen stromdurchflossenen Leitern Amperedefinition Spannungssto Faradaysches Induktionsgesetz Induktion durch ein ver nderliches Magnetfeld Zeitabh ngige Aufzeichnung von Spannung und Strom eines Transformators Leistungs bertragung eines Transformators Leistung beliebiger mit Netzwechselspannung betriebener Verbraucher m CASSY Lab 5 Auf und Entladung eines Kondensators 194 Auf und Entladung eines Kondensators mit Modellbildung 196 Auf und Entladung eines kleinen Kondensators Kabelkapazit ten 198 Ged mpfter Schwingkreis 200 Ged mpfter Schwingkreis mit Modellbildung 202 Gekoppelte Schwingkreise 204 Erzwungene Schwingungen Resonanz 206 Erzwungene Schwingungen mit Modellbildung 208 RLC Filter Tiefpass Hochpass Bandpass 210 Tiefpass Filter mit Modellbildung 213 Hochpass Filter mit Modellbildung 216 Kennlinie einer Gl hlampe 219 Kennlinie einer Diode 220 Kennlinie eines Transistors 223 Leistungskennlinie einer Solarzelle 225 Temperaturregelung 227 Helligkeitsregelung 229 Spannungsregelung 231 Beugung am Einzelspalt 233 Beugung an Mehrfachspalten 236 Quadratisches Abstandsgesetz f r Licht 239 Lichtgeschwindigkeit in Luft 241 Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Materialen 243 Millikan Versuch 245 Compton Effekt an R ntgenstrahlung 248 Poissonverteilung 252 Halbwertszeit von Radon 254 Alpha Spektroskopie an ra
407. ma en beschrieben werden E Enzym Urease S Substrat Harnstoff ES Enzym Substrat Komplex P Pro dukte Ersegs gt p 1 Die Reaktionsgeschwindigkeit der Harnstoffspaltung wird durch das Geschwindigkeitsgesetz d HaNCONH3 k K1 1E S k ES dt k H NCONH wieder gegeben Die Reaktion ist also erster Ordnung bez glich ES Da das Enzym E als Katalysator wirkt bleibt seine Gesamtkonzentration im Reaktionsverlauf gleich Bei ausreichender Substratkonzentration stellt sich ein station rer Zustand ein bei dem die Bildungs und Abbaugeschwindigkeit des Enzym Substrat Komplexes gleich gro sind k4 E S ki k2 ES Aus diesem Grund ist die Konzentration ES w hrend der Reaktion konstant wobei sich ihr Betrag nach der Gr e der Geschwindigkeitskonstanten richtet Einen solchen Fall nennt man Flie gleichgewicht F r die Bildung der Reaktionsprodukte P wirkt sich dies in einer konstanten Reaktionsgeschwindigkeit aus und die Kurve der Harnstoffkonzentration verl uft deshalb linear So ergibt sich f r die Harnstoff spaltung durch Urease insgesamt ein Geschwindigkeitsgesetz nullter Ordnung IH NCONH K2 ES kg Da die Reaktionsgeschwindigkeit in Wirklichkeit von ES abh ngt und diese Abh ngigkeit nur durch die Konstanz von ES nicht zu Tage tritt spricht man auch von einer Reaktion pseudo nullter Ordnung Zur Bestimmung der Geschwindigkeitskonstante einer solchen Reaktion muss lediglich
408. menhang besteht zwischen den Spannungen UR1 und UR2 und der Gesamtspan nung Uo e Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem Verh ltnis der Widerst nde R1 und R2 und dem Verh ltnis der Spannungen UR1 und UR2 e Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem Gesamtwiderstand Ro Uo lo und den Wider st nden R1 und R2 82 CASSY Lab m Parallelschaltung von Widerst nden Aufgabe An zwei parallel geschalteten Widerst nden R1 und R2 Spannung Uo und Stromst rken Io IR1 IR2 messen und den Zusammenhang zwischen R1 und R2 und dem Gesamtwiderstand Ro ermitteln Ben tigte Ger te Spannungsquelle 0 12 V einstellbar z B 521 230 PC ab Windows 98 2000 1 Pocket CASSY 524 006 1 CASSY Lab 524 200 1 UIP Sensor S 524 0621 1 Rastersteckplatte 576 74 1 Satz 10 Br ckenstecker 501 48 1 STE Widerstand 220 Q 577 36 1 STE Widerstand 330 Q 577 38 1 STE Widerstand 470 Q 577 40 1 STE Widerstand 1 KQ 577 44 3 Kabel rot 25 cm 500 411 3 Kabel blau 25 cm 500 412 4 4 Versuchsaufbau siehe Skizze e Schaltung f r eine Widerstandskombination z B 220 9 330 Q gem Skizze aufbauen e Zur Messung der Spannung Uo und der Stromst rke oKabel gem Skizze an den UIP Sensor S anschlie en Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Am Netzger t eine Spannung von ca 12 V einstellen e Spannung Uo und Stromst rke o messen Die Messw
409. mie Box genutzt die genauer ist als die rechnerische Differenzbildung aus zwei einzelnen Tem peraturen Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Chemie Box oder NiCr Ni Adapter S 524 067 3 2 Temperaturf hler NiCr Ni Typ K 1 5 mm 529 676 1 Metallblock zur Differenzthermoanalyse 666 202 1 Packung Probegl schen 20 St ck 666 203 1 Elektrobrenner 666 776 1 Stativfu V f rmig 300 02 1 Stativstange 47 cm 300 42 2 Kreuzmuffen 666 543 1 Kleinklemme 666 551 1 Stativring 100 mm 666 573 1 W rmeschutznetz 160 160 mm 666 685 1 Laborhebestativ 666 583 2 M rser 50 ml 608 350 2 Pistille 608 360 Ben tigte Chemikalien Aluminiumoxid Al2O3 z B 250 g 670 2900 Kupfer Il sulfat 5 hydrat z B 100 g 672 9600 Versuchsaufbau siehe Skizze Die Chemie Box mit den an den Eing ngen T2 und T3 angeschlossenen Temperaturf hlern wird in den Eingang A des Sensor CASSY gesteckt Aus dem Stativmaterial W rmeschutznetz Elektrobrenner und Laborhebestativ wird eine Vorrichtung zum Erhitzen des Metallblocks zur DTA zusammengebaut Dieser wird genau ber die Heiz ffnung des Elektrobrenners auf das W rmeschutznetz gestellt Zu Beginn der Messung sollte die Heiz ffnung des Brenners ca 5 cm Abstand vom W rmeschutznetz haben Eine Spatelspitze Kupfersulfat wird in einem M rser fein zerrieben und damit eines der Probengl schen zu ca zwei Dritteln bef llt Ebenso verf hrt man mit einem zweiten Probengl schen
410. mit Kraftsensor und 314 261 Verbindungskabel 6polig 15m 501 16 oder 1 Kraftsensor S 1 N 524 060 1 Stromquellen Box 524 031 m CASSY Lab 171 1 Wegaufnehmer 529 031 1 Hochspannungsnetzger t 25 kV 521 721 1 Hochspannungskabel 501 05 1 Satz Ladungsk rper 314 263 1 Pr zisions Metallschiene 460 82 1 Messwagen 1 337 00 2 Klemmreiter 460 95 1 Federstecker 590 02 1 Anschlussstab 532 16 1 Stativstange 25 cm 300 41 1 Kleiner Stativfu V f rmig 300 02 1 Leybold Muffe 301 01 1 Satz Antriebsmassen 337 04 1 Tischklemme einfach 301 07 1 Angelschnur 309 43 1 Paar Kabel 100 cm rot und blau 501 46 1 Kabel 25 cm schwarz 500 414 3 Kabel 100 cm schwarz 500 444 4 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Der Kraftsensor wird ber die Br cken Box auf den Eingang A des Sensor CASSYs angeschlossen Eine der Kugeln aus dem Satz Ladungstr ger wird ber das isolierende Zwischenst ck auf den Kraft sensor aufgesteckt Die zweite Kugel wird auf den Messwagen gesteckt der sich bis zum Klemmreiter frei auf der Pr zisions Metallschiene bewegen kann Die Abstandsmessung der Kugeln geschieht ber den Wegaufnehmer an der Stromquellen Box auf Eingang B des Sensor CASS Ys Dazu wird ein Faden vom Messwagen ber die Umlenkrolle des Wegaufnehmers mit einem Massest ck gespannt Dabei muss die Weganzeige sB1 bei zunehmendem Abstand ebenfalls zunehmen und bei Ber hrung etwa 0 cm anzeigen Aus Sicherheitsgr nden muss die Stro
411. ml hohe Form 664 138 1 Laborwaage Aufl sung lt 0 01 g W gebereich gt 300 g 1 PC mit Windows ab 95 98 NT Ben tigte Substanzen Natriumchlorid z B 250 g 673 5700 Ethylenglykol z B 250 ml 671 9800 Eis ca 200 g destilliertes Wasser Kalibrierung Um ausreichende Genauigkeit zu gew hrleisten muss vor der ersten Messung und sp ter in gr eren Zeitabst nden eine Kalibrierung der Temperaturf hler erfolgen 21 Einstellungen laden e Beide Temperaturf hler in Eiswasser Gemisch aus Eis und wenig Wasser tauchen mit den 318 CASSY Lab m Temperaturf hlern umr hren und warten bis sich in den Anzeigeinstrumenten auf 0 1 C stabile Messwerte einstellen In den Einstellungen BA12 9A13 und ATA1 jeweils unter Korrigieren in der ersten Zeile als Sollwert 0 eintragen und die Schaltfl che Offset korrigieren bet tigen Einstellungen mit F2 unter einem neuen Namen abspeichern Sensor CASSY Chemie Box und Temperaturf hler kennzeichnen so dass sie beim n chsten Versuch in derselben Kombination wieder verwendet werden k nnen nur dann passt die gespei cherte Kalibrierung Versuchsaufbau siehe Skizze Die Chemie Box mit den beiden an T2 und T3 angeschlossenen Temperaturf hlern wird auf den Eingang A des Sensor CASSY gesteckt Zur Herstellung der K ltemischung ist es erforderlich das Eis m glichst klein zu zersto en An schlie end wird es in das Dewar Gef gegeben Auf der Waage werden ca 40 50 g
412. molarer L sung in einem neuen Kolben angesetzt 3 Magnesiumsulfatl sungen 0 5 mol l 0 1 mol l 0 01 mol l Auf das auf der Waage liegende Uhrglas werden genau 12 32 g 0 5 mol l bzw 2 46 g 0 1 mol l Magnesiumsulfat eingewogen und mit destilliertem Wasser durch den Trichter jeweils in einen 100 mlI Kolben gesp lt Die 0 01 molare L sung wird mit der gesp lten Pipette aus 10 ml 0 1 molarer Magnesiumsulfat L sung in einem neuen Kolben angesetzt Uhrglas Spatel Trichter und Pipette werden anschlie end gereinigt 4 NaCl L sungen 0 5 mol l 0 1 mol l 0 01 mol l Auf das auf der Waage liegende Uhrglas werden genau 2 92 g 0 5 mol l Natriumchlorid eingewogen und mit destilliertem Wasser durch den Trichter jeweils in einen 100 ml Kolben gesp lt Die 0 1 molare L sung wird mit der Pipette aus 20 ml 0 5 molarer L sung in einem neuen Messkolben angesetzt die 0 01 molare L sung aus 10 ml der 0 1 molaren L sung 5 Salzs urel sung 0 5 mol l 0 1 mol l 0 01 mol l Mit gereinigten Pipetten werden 50 ml 0 5 mol l bzw 10 ml 0 1 mol l 1 molare Salzs ure jeweils in einen 100 ml Messkolben gegeben und mit destilliertem Wasser bis zum Eichstrich aufgef llt Die 0 01 molare L sung wird aus 10 ml 0 1 molarer HCI in einem neuen Kolben angesetzt Versuchsaufbau siehe Skizze Die Chemie Box mit dem angeschlossenen Leitf higkeitssensor wird in den Eingang A des Sen sor CASSY gesteckt Der gut mit destilliertem Wasser abgesp lte Le
413. mquellenbox und der Kraftsensor geerdet werden Dazu ist mit Hilfe eines Federsteckers und eines Experimentierkabels der Kraftsensor mit der Erdbuchse des Hochspannungsnetzger ts zu verbinden Experimentierhinweise F r den Experimentiererfolg ist es entscheidend dass genug Ladung auf die Kugeln aufgebracht werden kann und die Ladung auch dort bleibt wenigstens w hrend der kurzen Zeit des Experiments Nach der Aufladung beider Kugeln sollte bei einem Abstand von 0 5 cm eine Kraft von mindestens 5 mN gemessen werden und auch einige Sekunden unver ndert bleiben Falls nicht e Isolatoren und Kugeln s ubern z B mit Wasser und Sp lmittel mit destilliertem Wasser nach sp len e Isolatoren und Kugeln trocknen z B vorsichtig mit der nichtleuchtenden Flamme eines Bunsen brenners oder mit der Warmluft aus einem F n e Keine brennende Flamme in der Umgebung des Experiments w hrend der Durchf hrung sonst wird die Luft ionisiert e Anstelle der Hochspannungsquelle andere Ladungsquellen z B an frisch gewaschenen Haaren geriebener PVC Stab ausprobieren e Trockenes Wetter ist Voraussetzung Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Wegnullpunkt kalibrieren dazu Kugeln ber hren lassen in Einstellungen sB1 Korrigieren w hlen als ersten Sollwert 3 8 cm Abstand der beiden Kugelmittelpunkte voneinander eingeben und Offset korrigieren w hlen e Startposition bei etwa 0 5 cm lichtem Abstand zwischen beiden Kugeln einne
414. ms kann sowohl als Transmission T wie auch als Absorption A 100 T oder als Extinktion E log T 100 erfolgen Deutlich erkennbar ist die starke Absorption verringerte Transmission im Bereich von 405 nm blaues Licht und 660 nm rot orange Zur Ermittlung und Markierung l sst sich ber das Auswertungsmen rechter Mausklick auf Grafik als Markierung eine senkrechte Linie setzen Mit Text l sst sich die markierte Wellenl nge an die Linie bzw Kurve schreiben Durch die Absorption in diesen Teilen des sichtbaren Lichtspektrums tritt der brige Teil bei der Refle xion Blattoberfl che oder in der Durchsicht L sung st rker hervor Dieser Teil um ca 550 nm ent spricht dem gr nen Anteil des Lichtes was der Grund ist warum eine Chlorophylll sung gr n erscheint und Bl tter ebenfalls gr n sind Durch Einstrahlung in den Absorptionsmaxima erh lt man auch die h chste Photosyntheseleistung d h der Kurvenverlauf der Absorption bzw Extinktion stellt das Wirkungsspektrum der Photosynthese dar Genauer betrachtet ist dieses Spektrum eine berlagerung dreier Einzelspektren dem von Chlorophyll a Chlorophyll b und B Carotin Eine Auftrennung der einzelnen Blattfarbstoffe ist z B d nnschichtch romatographisch m glich Weitere Versuchsm glichkeiten e Neben Chlorophyll k nnen auch Spektren von beliebigen anderen farbigen L sungen untersucht werden e Zur schnelleren Durchf hrung der Messung kann auch eine etwas gr bere
415. mung des Anten nengewinns Eine schrittweise Steuerung des Drehtisches ist ber die Pfeiltasten m glich Probleml sungen Werden keine Messwerte angezeigt kann dies unterschiedliche Gr nde haben e Serielle Schnittstelle falsch angegeben e Verbindungskabel falsch Verwenden Sie ein ungekreuztes Kabel 1 1 Kabel e Falsches Ger t ausgew hlt berpr fen Sie die Katalognummer des Ger ts mit der Angabe im Dialogfenster m CASSY Lab 67 SVN Sch lerversuche Naturwissenschaften Die Versuchsbeispiele helfen Ihnen beim Einsatz von CASSY Die Messdaten oder Einstellungen der Beispiele k nnen direkt in CASSY Lab geladen werden Klicken Sie einfach auf die Zeichen in den Beschreibungen Neue Beispiele sind mit einem roten e gekennzeichnet Lehrerversionen Die Lehrerversionen k nnen die Beispiele mit Messdaten laden und geben auch die Antworten vor Dazu ist aber die separate Installation der SVN Hilfe notwendig Falls Sie diese noch nicht installiert haben holen Sie dies bitte mit der CASSY Lab CD ROM nach Danach k nnen Sie auch zuk nftige Versionen der SVN Hilfe aus dem Internet installieren Texte die in den Lehrerversionen rot sind sind in den Sch lerversionen nicht vorhanden Mechanik e P1 3 1 3 Gileichm ig beschleunigte Bewegung Weg Zeit Diagramm Lehrerversion Gleichf rmige Bewegung zwischen zwei Lichtschranken Lehrerversion Gleichm ig beschleunigte Bewegung zwischen Haltemagnet und Lichtschra
416. n Zur Bestimmung der Retentionszeiten kann eine senkrechte Markierungslinie durch den Maximalwert eines Peaks gelegt oder der Peakschwerpunkt berechnet werden Die Retentionszeit kann als Text in das Diagramm geschrieben werden Zur quantitativen Analyse des Gemisches werden die Peakfl chen durch Integration bestimmt Dann ermittelt man den Fl chenanteil eines Peaks bezogen auf die Gesamtfl che aller Peaks Im Beispiel betr gt die Gesamtfl che aller Peaks 950 Vs Der Fl chenanteil des Ethanols ist somit 206 Vs 950 Vs 22 Die exakte Konzentrationsbestimmung erfolgt dann durch Kalibrierung mit den Einzelsub stanzen oder nach der Additionsmethode Erweiterung Variationen Nach Aufnahme einer Kalibrierreihe f r bekannte Ethanolkonzentrationen kann der Ethanolgehalt in verschiedenen alkoholischen Getr nken bestimmt werden Durch Erw rmen der S ule in einem Wasserbad k nnen auch l ngerkettige Alkohole getrennt werden 340 CASSY Lab m Gaschromatographie Trennung von Luft F Ey auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet 21 Beispiel laden Versuchsbeschreibung In diesem Versuch zur Trennung der Gase in Luft wird die vom W rmeleitf higkeitsdetektor gelieferte am Schreiberausgang des Gaschromatographen anliegende Spannung gegen die Zeit gemessen Als Tr gergas dient hier Wasserstoff der einem Hydridspeicher entnommen wird Die Bestimmung der Peakfl chen durch Integration erlaubt die quantitative Unters
417. n Messung mit F9 starten Wagen f hrt los Weg s zwischen Haltemagnet und Lichtschranke ablesen und in Tabelle eintragen dazu Tabel lenzelle mit der Maus anklicken e Messung f r andere Wege s wiederholen dazu wieder Wagen vom Haltemagneten festhalten lassen und Messung mit F9 starten Auswertung Das s t Diagramm einer gleichm ig beschleunigten Bewegung ist eine Parabel Dies l sst sich z B mit einer Parabelanpassung best tigen Die Darstellung Durchschnittsgeschwindigkeit mit der Maus anklicken zeigt den Anstieg der Durchschnittsgeschwindigkeiten vm s t Diese entsprechen bei einer beschleunigten Bewegung aber nicht den Momentangeschwindigkeiten zum gleichen Zeitpunkt t Die Momentangeschwindigkeiten v ergeben sich in guter N herung aus den Dunkelzeiten At der Lichtschranke die durch die Fahne der Breite As unterbrochen wird Beide zeitlichen Verl ufe der Dunkelzeiten und der Momentangeschwindigkeiten lassen sich in den entsprechenden Darstellungen mit der Maus anklicken ablesen Es zeigt sich dass das v t Diagramm einer gleichm ig beschleunigten Bewegung eine Gerade ist Die Steigung der Geraden entspricht der konstanten Beschleunigung a Sie l sst sich z B aus einer Geradenanpassung bestimmen 96 CASSY Lab m Bewegungen mit Speichenrad Newtondefinition p kur E 8 E O f i I4 E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Es werden Bewegungsabl ufe untersucht die ber einen d nnen F
418. n die durch Klick auf ihr Anzeigeinstrument umgeschaltet werden k nnen Parameter F r einen Parameter wird lediglich eine Tabellenspalte reserviert Alle Zahlenwerte die in dieser Ta bellenspalte stehen sollen k nnen dort ber die Tastatur eingetragen werden Das kann vor oder nach der Aufnahme der anderen Messwerte durch Anklicken der Tabellenzelle mit der Maus erfolgen Es ist sinnvoll den Parameter vorher einzugeben damit bei der manuellen Messwertaufnahme direkt die richtigen Messpunkte im Diagramm erscheinen und nicht noch einmal der alte Parameterwert ver wendet wird Alternativ kann der Parameterwert auch in den Einstellungen des Parameters vorgegeben oder mit der linken Maustaste im Anzeigeinstrument verschoben werden Damit Parameter und Konstanten leicht von anderen Kan len unterschieden werden k nnen sind ihre Zeiger magenta Formel Abh ngig von bereits bekannten Gr en l sst sich ber eine mathematische Formel eine neue Mess gr e definieren Die bekannten Gr en werden dabei ber Ihre Symbole angesprochen die in der angezeigten Liste aufgef hrt sind Die eigentliche Formel wird unter Beachtung der korrekten Formel schreibweise eingegeben siehe auch Beispiele Damit umgerechnete Gr en leicht von anderen Kan len unterschieden werden k nnen sind ihre Zeiger violett Wenn alte Formeln von einer neuen Gr e abh ngen sollen muss zun chst die Reihenfolge der Gr en durch Drag amp Drop innerhalb d
419. n simuliertes Rechtecksignal 21 Einstellungen laden simuliertes Dreiecksignal e Den Zeiger im Anzeigeinstrument Frequenz f mit der Maus auf die gew nschte Frequenz einstellen e F9 simuliert die Aufnahme der Messwerte der Funktion S1 Die Simulation dauert 50 s und nimmt dabei 500 Werte auf At 100 ms L ngere Aufnahmezeiten erh hen k rzere Aufnahmezeiten erniedrigen schrittweise die Fre quenzaufl sung der FFT Auswertung Bereits w hrend der Simulation der Messwertaufzeichnung erscheint das S1 t Diagramm des num merisch simulierten Signals Nach der Simulation steht die Fourier Transformierte F1 in der Darstellung Frequenzspektrum zur Verf gung Das Frequenzspektrum zeigt Peaks bei ungeraden Vielfachen der eingestellten Signalfrequenz f also bei f 3 f 5 f 7 f usw Die Amplituden der Peaks k nnen durch Anklicken der Kurve oder aus der Koordinatenanzeige abgelesen werden Zur Analyse nun die ersten 5 Amplituden als Faktoren vor den sin 360 n f t Funktionen in den Ein stellungen A1 A3 A5 A7 und As eintragen In der Darstellung Fourier Analyse wird der zeitliche Ver lauf der einzelnen Terme A1 As A5 A7 und A9 wiedergegeben Im Diagramm Fourier Synthese wird die experimentell bestimmte Reihe S2 A1 A3 A5 A7 A9 mit der theoretisch bestimmten Fourier Reihe S3 und der nummerisch simulierten Funktion S1 vergli chen Es zeigt sich dass in praktischen Anwendungen das periodische Signal S1 hinreichend gut durch
420. n tigte Ger te U U l l o a o M o a a Sensor CASSY CASSY Lab Gunn Oszillator Gunn Versorgung mit SWR Meter PIN Modulator Einwegleitung St tze f r Hohlleiterkomponenten Gro e Hornantenne E Feldsonde Sockel HF Kabel 1 m Messkabel BNC 4 mm Stecker Buch Physik Grund d Mikrowellentechnik PC ab Windows 95 98 NT 524 010 524 200 737 01 737 021 737 05 737 06 737 15 737 21 737 35 300 11 501 02 575 24 568 721 m CASSY Lab 437 Versuchsaufbau siehe Skizze Versuchsaufbau und Verkabelung wie oben dargestellt vorbereiten und Gunn Versorgung einschalten Bitte beachten Sie besonders e Verbindungen zwischen Versorgungsger t und Gunn Oszillator PIN Modulator und E Feldsonde mit HF Kabeln mit BNC Stecker Stecker e Verbindungen zwischen Versorgungsger t AMP OUT bzw RECORDER X Y und Sensor CASSY mit Messkabeln BNC 4mm Stecker e Versorgungsger t MODULATION auf PIN INT stellen e Geeignete Verst rkung am SWR Meter einstellen v dB und ZERO e Theorie und Versuchsdurchf hrung zu diesem Thema sind ausf hrlich im Handbuch beschrieben vgl Seite 11ff Hinweis Dargestellt ist ein Versuchsaufbau mit 2 kaskadierten Sensor CASSYs Damit werden die Kennlinien IG f UG und PM f Uc gleichzeitig aufgenommen Die zweite Kennlinie stellt die relative Mikrowellen leistung des Gunn Oszillators als Funktion der DC Spannung UG des Gunn Elements dar Steht nur ein Sensor CASSY zur Verf gung dann wird der V
421. n Konzentration die Beleuchtungsst rke schnell an und die Absorption der UV C Strahlung geht zur ck Bereich B Im Bereich C nimmt die Beleuchtungsst rke als Folge der neuerlichen Produktion von Ozon durch Hochspannung wieder ab Die Zugabe einer geringen Menge Dichlormethan bewirkt dann wieder eine Zunahme der Beleuchtungsst rke trotz weiterhin anliegender Hochspannung Bereich D in den Dia grammen Schon eine sehr geringe Menge CH2Cl2 Dampf bewirkt also eine starke Abnahme der Ozon Konzentration wodurch gleichzeitig die UV C Absorption nachl sst m CASSY Lab 399 Treibhauswirkung von CO2 Mir ar E M F Ey auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet E Beispiel laden Sicherheitshinweise Der IR Strahler wird sehr hei Die Gl hwendel nicht ber hren Den IR Strahler mit maximal 6 A betreiben G ltige Vorschriften im Umgang mit Gasen beachten Versuchsbeschreibung Die als Treibhauseffekt bekannt gewordene Erw rmung der Atmosph re wird allgemein unter an derem auf die steigende Konzentration an Kohlendioxid in der Luft zur ck gef hrt Der hier beschrie bene Versuch mit dem IR CO2 Experimentierkit zeigt deutlich die Wirkung des CO2 Bei erh hter CO2 Konzentration wird gleichzeitig eine Absorption der Infrarot Strahlung und eine Temperaturerh hung gemessen Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Lux Box 524 051 1 IR CO2 Sensor 666 248 1 Temperatur Box 524
422. n Kunststoffkappe verschlossen Kalibrierung Vor Benutzung des IR CO2 Sensors muss eine Kalibrierung vorgenommen werden 21 Einstellungen laden e In den Einstellungen Beleuchtungsst rke EA1 die Schaltfl che Korrigieren w hlen den auf dem Sensor aufgedruckten Faktor eintragen und die Faktor korrigieren bet tigen e Die kalibrierten Einstellungen mit F2 unter einem anderen Namen abspeichern damit die Kalibrie rung wieder verwendet werden kann Diese ist nur f r den jeweils korrigierten Sensor g ltig Versuchsdurchf hrung e Kalibrierte Einstellungen verwenden oder laden e Der Strom wird auf maximal 6 A eingestellt so dass der Draht nur sehr schwach gl ht Dabei sollte eine Messtemperatur von 80 C nicht berschritten werden e Nach Erreichen ann hernder Temperatur und Beleuchtungsst rkenkonstanz jeweilige Anzeige fenster in CASSY Lab beachten die Messung mit F9 oder SE starten e Nach ca einer Minute wird die schwarze Verschlusskappe abgenommen und etwa eine Minute lang Kohlendioxid durch die Messk vette geleitet Der Einschaltzeitpunkt wird im Diagramm ber die Tastenkombination Alt S und Positionierung mit der Maus mit einer senkrechten Linie markiert e Nach Abschalten des Kohlendioxidstroms markiert man den entsprechenden Zeitpunkt mit einer senkrechten Linie Alt S und verschlie t die K vette wieder mit der schwarzen Kappe e Bis zum erneuten Erreichen ann hernder Temperaturkonstanz werden noch ca 3 bis 5 M
423. n der Harmonischen jeweils nacheinander folgende Schritte durchf h ren e Darstellung Frequenzspektrum w hlen und mit einer Waagerechten Linie Alt W die Amplituden der Harmonischen der N ten Ordnung bestimmen e Zur Darstellung Auswertung wechseln Wert der Amplitude mit der Maus von der Statuszeile in die vorbereitete Tabelle in die Spalte A ziehen Drag amp Drop und Ordnung N der N ten Harmonischen eingeben Durch eine anschlie ende Freie Anpassung Alt F einer Hyperbel A x Dreieck N 1 3 5 bzw A x Rechteck N 1 3 5 S gezahn N 1 2 3 4 kann die theoretische berechnete Abh n gigkeit der Amplituden von der N ten Harmonischen f r die jeweilige Signalform best tigt werden Alternativ kann die theoretisch gefundene Abh ngigkeit der Amplituden von N auch durch Umrechnen der x Achse in 1 x Dreieck bzw Achse in 1 x Rechteck S gezahn mit anschlie ender Anpassung einer Ursprungsgeraden berpr ft werden Je nach gew hlter Signalform zeigt das Frequenzspektrum auch Beitr ge kleiner Amplitude bei Fre quenzen zwischen den theoretisch berechneten Frequenzen z B beim Dreiecksignal zwischen N 1 3 5 Dies ist eine Folge der nicht idealen Signalform und der nicht strengen Periodizit t des Signals w hrend des Aufnahmezeitfensters Hinweis Ein Beispiel zur Verwendung von Power CASSY als Funktionsgenerator zeigt der Versuch zur Tonsynthese m CASSY Lab 157 Tonanalyse auch f r
424. n der Messung die wiederholende Messung im Messparameterfenster ausschalten oder sofort nach Ende einer Aufnahme F9 dr cken e Zum Vergleich verschiedener Frequenzspektren neue Messreihe anh ngen im Messparameter fenster w hlen und Messung erneut mit F9 starten e e o EE Auswertung Die Grundfrequenz sowie die Frequenzen der Oberwellen lassen sich leicht mit der Koordinatenanzeige oder auch als Peakschwerpunkte im Frequenzspektrum mit der Maus anklicken bestimmen Die Amplituden der Oberwellen machen die Klangfarbe des aufgenommenen Klangs aus Da das menschliche Ohr Schallintensit ten logarithmisch wahrnimmt ist die logarithmische Darstellung des Frequenzspektrums dem H rempfinden des menschlichen Ohr besser angepasst als die lineare Darstellung Die logarithmische Darstellung kann durch Klick mit der rechten Maustaste auf die y Achse des Frequenzspektrums gew hlt werden Minimum dabei etwas hochsetzen z B auf 3 m CASSY Lab 159 Tonsynthese Beispiel laden Versuchsbeschreibung Es werden Kl nge unterschiedlicher Klangfarbe und h he erzeugt indem die Grundfrequenz fo sowie das Amplitudenverh ltnis zwischen der Grundfrequenz und ihren Oberwellen vorgegeben wird Das Ergebnis ist als Oszillogramm und als Frequenzspektrum sichtbar sowie als Ton h rbar Es zeigt sich dass die Klangfarbe durch die spezielle Anregung der Oberwellen bestimmt wird Au Berdem l sst sich exemplarisch zeigen wie sich periodische F
425. n der Windungszahl N der verwendeten Spule so l sst dieser Zusammenhang auch best tigen Dazu werden z B alle posi tiven Fl chen bestimmt und zusammen mit der Windungszahl N in der Darstellung Windungszahl eingetragen Tabellenzellen anklicken Aus der Proportionalit t folgt dann wieder via N Ad A Die Steigung der Geraden in der Darstellung der Spannungsst e gegen die Windungszahl entspricht dem magnetischen Fluss o der durch den Magneten in einer einzelnen Spulenwindung erzeugt wird Tipp zur Integration Zur Integration muss der Bereichsanfang gefunden werden was nicht immer sofort gelingt wenn mehrere Messkurven bereinander liegen Einfacher geht es wenn die Messung sofort nach dem Spannungssto mit F9 gestoppt wird nicht bis zum Ablauf der 10 s warten und Integrale sofort nach der Messung berechnet werden Wird dann bei der n chsten Messung mit dem Spannungssto bis nach Ende der vorherigen Messkurven gewartet dann liegt keine Kurve w hrend der Integration ber einer anderen 184 CASSY Lab m Induktion durch ein ver nderliches Magnetfeld Ta IN Alternativ ohne Power CASSY ae auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet E Beispiel laden mit Power CASSY 21 Beispiel laden ohne Power CASSY Versuchsbeschreibung Spannungen und Str me die durch Ver nderung von Magnetfeldern entstehen nennt man Indukti onsspannungen bzw Induktionsstr me den Vorgang selbst magnet
426. n und sp ter auch wieder mit F9 beenden e W hrend der Regelung kann eine St rung aufgepr gt werden z B die Generatorlast variiert oder F hrungsgr e oder Grundlast ver ndert werden e Zur Optimierung des Reglers k nnen Proportionalbeiwert KP und Integrierbeiwert KI variiert werden dazu in den Einstellungen KP oder KI rechte Maustaste die Werte entsprechend setzen Auswertung An den aufgenommenen Kurven sieht man sch n die G te des Reglers Die schwarze Linie entspricht der F hrungsgr e w Sollwert Die rote Kurve entspricht der die Regelgr e x Messwert und sollte sich nach einer St rung schnell wieder der schwarzen Kurve ann hern Die blaue Kurve gibt die Stell gr e y wieder und entspricht daher der Motorspannung Empirische Optimierung des PI Spannungsreglers e Ki auf 0 setzen KP in sinnvollen Stufen erh hen z B um 0 1 bis Regelkreis oszilliert e Kp wieder verringern bis die Oszillationen abklingen Dabei entsteht eine bleibende Regelabwei chung e K in sinnvollen Stufen erh hen z B um 10 KP bis wieder Oszillationen einsetzen e KI wieder verringern bis die Oszillationen abklingen Der Regler wird allerdings langsamer je kleiner K wird Im Beispiel wurde KP 0 5 und K 4 s verwendet Automatische Variation der F hrungsgr e Die F hrungsgr e w Sollwert kann nicht nur manuell ver ndert werden sondern auch automatisch Dazu beispielsweise in den Einstellungen w als Formel 4 sin
427. n von Lastst cken an die Leiter kann die Massenunabh ngigkeit der Erdbeschleunigung best tigt werden Au erdem kann durch Aufkleben kleiner Fl gel bzw durchsich tiger Folie der Luftwiderstand der g Leiter vergr ert bzw verringert werden 108 CASSY Lab m Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Messung mit F9 starten e Leiter so durch die Lichtschranke fallen lassen dass alle 21 Sprossen die Lichtschranke passieren e Messung stoppt automatisch 0 2 s nach Erkennen der ersten Sprosse oder nach 21 Sprossen Eine Fehlmessung kann durch Letzte Messreihe l schen rechte Maustaste auf Tabelle wieder aus der Tabelle entfernt werden e Messung kann f r andere Massen oder Fallh hen wiederholt werden Dazu wieder mit F9 starten Auswertung Es ist jeweils eine Darstellung f r Weg s t Geschwindigkeit v t und Beschleunigung a t vorbereitet die angeklickt werden kann Im s t Diagramm kann durch eine Parabelanpassung und im v t Diagramm kann durch eine Geradenanpassung und im aft Diagramm durch eine Mittelwertbildung die Erdbeschleunigung g ermittelt werden Die Zahlenwerte der Auswertung in der Statuszeile lassen sich durch F6 gro darstellen Da beim Unterbrechen der Lichtschranke durch die ersten Sprosse die Leiter eine Anfangsgeschwin digkeit hatte ist der Scheitelpunkt der s t Parabel nicht zu sehen und geht die v t Gerade nicht durch den Ursprung Zur besseren Veranschaulichung k nnen aber z B die t und s Achs
428. n werden kann Dazu muss lediglich Speicher auslesen bet tigt werden Probleml sungen Werden keine Messwerte angezeigt kann dies unterschiedliche Gr nde haben e Serielle Schnittstelle falsch angegeben e Verbindungskabel falsch Verwenden Sie ein ungekreuztes Kabel 1 1 Kabel e Falsches Ger t ausgew hlt berpr fen Sie die Katalognummer des Ger ts mit der Angabe im Dialogfenster Alte Versionen des Temperaturmessger ts lassen sich als ASCII einstellbar betreiben e Kein Temperaturf hler eingesteckt 2 Siehe auch m CASSY Lab 65 Digitales Spektralphotometer Es wird das Digitale Spektralphotometer 667 3491 unterst tzt Sowohl die aktuelle Wellenl nge X als auch die aktuell gemessene Transmission T in Prozent erhalten jeweils ein Anzeigeinstrument welches im Hauptfenster bei den Speed Buttons einsortiert wird Sollen zus tzlich auch die Werte der Absorption 100 T oder der Extinktion Iog T 100 angezeigt werden k nnen diese Werte durch Formeln berechnet werden oder die Einstellungen des entspre chenden Versuchsbeispiels geladen werden Probleml sungen Werden keine Messwerte angezeigt kann dies unterschiedliche Gr nde haben e Serielle Schnittstelle falsch angegeben e Verbindungskabel falsch Verwenden Sie nur das mitgelieferte Kabel e Falsches Ger t ausgew hlt berpr fen Sie die Katalognummer des Ger ts mit der Angabe im Dialogfenster 2 Siehe auch Handmessger te und Data Logger Es we
429. nat vollst ndig l sen In jeweils ein W geschiffchen 0 10 g Urease und 0 60 g Harnstoff einwiegen Die Substanzen in die beiden Reagenzgl ser f llen und evtl im W geschiffchen verbleibende Reste mit genau 10 ml destil liertem Wasser mit Hilfe der Pipette in die Reagenzgl ser sp len Die Reagenzgl ser mit den Gummistopfen verschlie en und die Substanzen durch Sch tteln zur L sung bringen Es entstehen 10 ml einer einmolaren Harnstoffl sung und 10 ml einer Ureasel sung mit einer Enzymaktivit t von 10000 U I d h mit der angegebenen Aktivit t der Urease von 1U mg k nnen pro Minute und Liter 10 mmol des Substrats umgesetzt werden Kalibrierung 21 Einstellungen laden Die Zellkonstante des Leitf higkeitssensors zur Chemie Box ist mit 0 58 bereits in CASSY Lab vor eingestellt Wird ein anderer Leitf higkeitssensor verwendet ist dessen Zellkonstante in den Einstellungen Leitf higkeit CA1 unter Korrigieren als Faktor einzutragen und die Schaltfl che Faktor korrigieren zu bet tigen Zur genaueren Bestimmung der Zellkonstante k nnen Kalibrierl sungen verwendet werden e Dazu das 100 ml Becherglas und den Leitf higkeitssensor zun chst mit destilliertem Wasser dann mit ca 30 40 ml Kalibrierl sung sp len e In weitere 50 ml der Kalibrierl sung taucht man wie zur Messung den Leitf higkeitssensor Abst nde zu den Becherglasw nden einhalten tr gt in den Einstellungen Leitf higkeit CA1 unter Korrigieren den Sol
430. nd Auswertung der Messdaten WinFACT f r Anwendungen in der Regelungstechnik 48 CASSY Lab m Einstellungen Analogeingang Das Profi CASSY bietet zwei analoge Spannungseing nge A und B Die Spannung UA oder UB kann als Momentanwert gemessen ber viele Messwerte gemittelt oder ihr Effektivwert bestimmt werden Normalerweise reicht eine ungemittelte Messung der Momentanwerte aus Ist das Eingangssignal jedoch verrauscht oder mit Brumm berlagert sind gemittelte Werte erforderlich Bei Wechsel spannungen misst man in der Regel Effektivwerte eine zweikanalige Effektivwertmessung erzeugt automatisch den passenden cos Kanal Wenn das Zeitintervall kleiner als 10 ms ist weicht in den letzten beiden F llen die Messwertaufnahme in die Tabelle und in das Diagramm von den Anzeigein strumenten ab Dadurch ist es gleichzeitig m glich Kurvenformen und Effektivwerte darzustellen Standardm ig werden die gemittelten Werte und die Effektivwerte w hrend einer Zeit von 100 ms berechnet Bei Verwendung des Power CASSYs oder des Profi CASSYs wird diese Zeit bei jeder Frequenz nderung des Ausgangssignals so ver ndert dass immer eine ganze Anzahl von Perioden ausgewertet wird Wenn die Genauigkeit der Messwerte nicht ausreicht kann diese durch Korrigieren noch erh ht wer den 2 Siehe auch m CASSY Lab 49 Einstellungen Analogausgang X Funktionsgenerator Das Profi CASSY ist auch ein computergesteuerter Funktionsgenerator am
431. nd der Messung ent spannt und leicht abgewinkelt auf dem Tisch liegen Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Evtl Nullpunkt des angezeigten Drucks korrigieren Dazu Einstellungen Blutdruck pA1 aufrufen und 0 w hlen e Manschette mit dem Pumpball bis ca 180 mmHg je nach vermutetem systolischen Wert auf pumpen Der ansteigende Manschettendruck wird angezeigt e Messung mit F9 starten e W hrend der Messung Arm nicht bewegen Die Amplitude der Oszillationen nimmt im Laufe der Messung zu nach Unterschreiten der Systole und wieder ab nach Unterschreiten der Diastole e Bleibt die Amplitude der Oszillation danach mehrmals konstant Messung mit F9 stoppen e Durch Dr cken des roten Knopfes am Handventil Manschette nun vollst ndig bel ften e Zwischen aufeinanderfolgenden Messungen am gleichen Probanden eine Pause von mindestens 2 Minuten einlegen Auswertung Bei suprasystolischen Manschettendr cken bestehen nur kleine Druckschwankungen die durch An schlagen des Pulses an den komprimierten Arterienabschnitt verursacht werden In dem Augenblick in dem der systolische Druck unterschritten wird und eine kurze systolische ffnung der Arterie eintritt nehmen die Oszillationen zu und erreichen ein Maximum beim mittleren arteriellen Blutdruck entspricht dem arithmetrischen Mitteldruck Der diastolische Blutdruck entspricht dem Punkt an dem die Oszil lationen aufh hren abzunehmen d h wenn auch w hrend der gesamten D
432. nd magnetischer Fluss N2 A B durch die Sekund rspule N2 Windungszahl der Sekund rspule A Querschnitt des Ferromagneten verwendet Der magnetische Fluss wird als Integral der in der Sekund rspule induzierten Spannung U berechnet Ben tigte Ger te 1 Power CASSY 524 011 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 U Kern mit Joch 562 11 1 Spannvorrichtung 562 12 2 Spulen mit 500 Windungen 562 14 4 Kabel 100 cm schwarz 500 444 4 PC ab Windows 95 98 NT Alternativ ohne Power CASSY 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 U Kern mit Joch 562 11 1 Spannvorrichtung 562 12 2 Spulen mit 500 Windungen 562 14 1 Funktionsgenerator S12 522 621 1 STE Widerstand 1 Q 2 W 577 19 1 Steckplattensegment 576 71 1 Kabel 50 cm schwarz 500 424 7 Kabel 100 cm schwarz 500 444 4 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Der Strom der Prim rspule des Transformators liefert das Power CASSY Der magnetische Fluss wird aus der Induktionsspannung U der Sekund rspule die von Eingang B des Sensor CASSYs ge messen wird berechnet Alternativ kann das Experiment auch ohne Power CASSY unter Verwendung des Funktionsgenera tors S12 durchgef hrt werden Dieser ist auf Dreieck Frequenz etwa 0 1 Hz und Amplitude etwa 2 V einzustellen Zur Aufnahme der Neukurve wird auf I 0 A getriggert Um diesen Zeitpunkt exakt zu erwischen wird der Strom vor Aufnahme der Kurve vom Relais am Transformator vorbeigeleitet und fl
433. nd v t 0 vo s t vo o sin t exp 1 2 k t mit ao sqr D m sqr 0 k2 4 und k Fo m vo 134 CASSY Lab m Einh llende Bei Reibungskr ften proportional zur Geschwindigkeit gilt f r die Funktionsgleichung der Einh llenden daher H t so exp 1 2 k t mit so vo o m CASSY Lab 135 Schwingungen eines Federpendels mit turbulenter Fl ssigkeitsrei bung Luftreibung mit Modellbildung auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Fl ssigkeitsreibung Beispiel laden Luftreibung Sicherheitshinweis Sicherheitshinweise aus der Gebrauchsanweisung des Laser Bewegungssensors S beachten Versuchsbeschreibung Als Erg nzung zum Versuch Schwingungen eines Federpendels wird der schwingende K rper einer zus tzlichen Reibungskraft F durch turbulente Fl ssigkeitsreibung in Wasser oder turbulente Luftrei bung Newton Reibung ausgesetzt Diese Reibungskraft ist dem Betrag nach proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit aber immer gegen die Bewegung gerichtet Sie kann also als F Fo v vo sgn v geschrieben werden Anschaulich ist Fo der Betrag der Reibungskraft die bei der Anfangsgeschwindigkeit vo auf das System wirkt Als Modellgleichung ergibt sich damit s a D m s Fo m v vo sgn v Die Gewichtskraft m g bleibt unber cksichtigt siehe Anmerkung zur Gewichtskraft Die Konstanten D und m entsprechen der Federkonstanten und der schwingenden Masse Weil Wasser bewegt wird und auch
434. ndem Streuwinkel Die Intensit t der gestreuten Strahlung ist bei 90 an kleinsten Zur weiteren Auswertung kann der Bereich um die gestreuten Peaks gezoomt und f r jeden energie verschobenen Peak unter den weiteren Auswertungen Peakschwerpunkt berechnen gew hlt werden Ab einem Streuwinkel von 90 reicht die Energieaufl sung des Detektors zur Trennung des un verschobenen Peaks elastische Streuung an stark gebundenen Elektronen und des verschobenen Peaks inelastische Streuung an quasi freien Elektronen aus F r die Bestimmung des Peakschwer punkts sollte nur der Bereich des energieverschobenen Peaks markiert werden m CASSY Lab 251 F r jeden Peakschwerpunkt wird dessen Energie zusammen mit seinem Streuwinkel in die Darstellung Auswertung bertragen Die Energie kann dabei mit der Maus Drag amp Drop aus der Statuszeile in die Tabelle gezogen werden Der Winkel muss manuell in die Tabelle eingetragen werden Zum Vergleich der gemessenen Energien mit den aus Energie und Impulserhaltung berechneten Energien kann in der Darstellung Auswertung eine freie Anpassung der Gleichung 17 48 1 17 48 1 cos x A mit dem Startwert A 511 konstant gew hlt werden Das Resultat entspricht der theoretischen Kurve mit den Parametern E1 17 48 keV und mo c 511 keV die mit den Messwerten gut bereinstimmt Beim Durchgang durch Materie wird ein Teil der R ntgenstrahlung gestreut und erf hrt dabei eine Energieverschieb
435. nden Drehmomenten M aufgetragen ergibt M proportional mit J als Proportionalit tsfaktor und best tigt damit die Newtonsche Bewegungsgleichung M J a Alternativ kann auch das beschleunigende Drenmoment M konstant gehalten und die Tr gheitsmoment J variiert werden Dies ergibt J proportional 1 mit M als Proportionalit tsfaktor Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 1 CASSY Lab 1 BMW Box 1 Bewegungsaufnehmer Kombi Lichtschranke Kombi Speichenrad Drehsystem Verbindungskabel 6 polig Haltemagnet Stativstange 25 cm Sockel Tischklemme einfach Laborboy II oo oo 2 anki aai 524 010 524 200 524 032 337 631 524 074 337 462 337 464 347 23 501 16 336 21 300 41 300 11 301 07 300 76 112 CASSY Lab m 1 Paar Kabel 100 cm rot und blau 501 46 1 B roklammer 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Der bertragungsfaden wird an der Fahne des Drehsystems r 10 cm oder an einem der Stifte der Zusatzscheibe r 5 cm 2 5 cm befestigt und l uft ber den Bewegungsaufnehmer ab der ber die obere Buchse der BMW Box am Sensor CASSY angeschlossen ist Der Haltemagnet verhindert den Start der Rotation indem er in die N he der B roklammer gestellt wird die auf die Fahne des Dreh systems geklemmt ist Als beschleunigende Kraft dienen z B 3 kleine angeh ngte Massest cke a 1 g F 0 0294 N Die unterschiedlichen Drenmomente bei konstantem Tr gheitsmoment werden durch die untersch
436. ndows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Die gro e Spule wird mit konstantem dl dt entweder vom Power CASSY oder vom Dreieck strom Netzger t versorgt Im zweiten Fall muss der flie ende Strom noch mit der 30 A Box an Eingang A des Sensor CASSYs gemessen werden Die induzierte Spannung der Induktionsspulen wird mit der uV Box auf Eingang B erfasst Versuchsdurchf hrung a z e e o HS e o EQO Messung der Induktionsspannung U in Abh ngigkeit von der Fl che A der Induktionsspulen Einstellungen laden Spule 1 A 0 0025 m N1 300 Windungen in gro e Feldspule legen und an uV Box anschlie en Messung mit F9 durchf hren Messung mit den Spulen 2 A 0 0015 m und 3 A 0 0010 m wiederholen Messung der Induktionsspannung U in Abh ngigkeit von der Anzahl N1 der Spulenwindungen Einstellungen laden Spule 1 N1 100 Windungen in der gro en Feldspule an uV Box anschlie en Messung mit F9 durchf hren Messung mit N1 200 und N1 300 der Spule 1 wiederholen Messung der Induktionsspannung U in Abh ngigkeit von dl dt Einstellungen laden Spule 1 N1 300 Windungen in der gro en Feldspule an uV Box anschlie en Messung mit F9 durchf hren Messung mit verkleinertem maximalen Strom Imax bzw dl dt wiederholen dazu den Zeiger des Anzeigeinstruments mit der Maus auf die gew nschte Position verschieben Alternativ ohne Power CASSY a a e o De e o EHT Messung der Induktionsspannung U in Abh
437. ndspule oder Z ndverteiler sondern auch an Kabeln an Steckverbindern Anschl ssen von Pr fger ten etc gef hrliche Spannungen auftreten k nnen sowohl sekund r als auch prim rseitig e Deshalb ist grunds tzlich bei Eingriffen in die Z ndanlage die Z ndung auszuschalten e Bei eingeschalteter Z ndung d rfen an der gesamten Z ndanlage keine spannungsf hrenden Teile ber hrt werden e Achten Sie insbesondere auf die Masseverbindungen der einzelnen Trainingsplatten untereinander Versuchsbeschreibung In diesem Versuch sollen die Z ndoszillogramme und die Schlie winkelverstellung mechanischer Verteiler aufgenommen werden Die Z ndspule hat die Aufgabe die f r den Funken berschlag notwendige Z ndspannung von 15000 30000 Volt zu erzeugen Im Inneren der Z ndspule ist ein Weicheisenkern zusammen mit vielen Windungen von d nnem Draht und wenigen Windungen von dickem Draht vergossen Das Verh ltnis der Windungen zueinander bestimmt die Spannungswandlung Durch das Z ndschloss ist die Prim rspule Klemme 15 der Z ndspule mit dem Pluspol der Batterie verbunden Beim Schlie en des Schalters wird zus tzlich der gemeinsame Wicklungsanschluss von Prim r und Sekund rwicklung Klemme 1 auf Masse gelegt der Prim rkreis ist geschlossen In der 422 CASSY Lab m nun folgenden Schlie zeit baut sich das Magnetfeld auf Es bricht zusammen wenn der Schalter ffnet und induziert in der Sekund rwicklung die Hochspannung
438. ner sauberen Messreihe sollten die Pufferbereiche in der N he der Halb quivalenzpunkte ann hernd gleiche Steigungen aufweisen und durch die angepassten Geraden gut beschrieben werden 3 In der Darstellung Pufferungskurven Zum Auftragen des pH Werts gegen den prozentualen Neutralisationsgrad N der jeweiligen Protolysestufe gibt man in den Einstellungen Veq Veg2 und Veg3 anstelle der Vorgaben des Versuchsbeispiels die Volumen Werte der drei Aquivalenzpunkte ein Der dritte Aquivalenzpunkt kann aus den ersten beiden errechnet werden Der Neutralisationsgrad ist durch V V V V N 100 V lt Veg V gt Veq Jand V lt Vege 2 V 2 Voog eql Veae Vogt Veas Veae definiert und gibt den Fortschritt der Neutralisation der jeweiligen Protolysestufe in Prozent an Innerhalb der gro en Klammer bildet dabei der erste Ausdruck jedes Summanden das Volumen verh ltnis f r jede Protolysestufe der zweite Ausdruck die Grenzen innerhalb derer dieses Ver h ltnis aufgestellt werden soll In der Darstellung Pufferungskurven pHA1 f N werden die drei Abschnitte der Titrationskurve bereinander in ein Diagramm gelegt Deutlich sichtbar sind hier die Ahnlichkeiten der Pufferungs kurven Zur weiteren Auswertung k nnen in das Diagramm wie oben beschrieben Geraden zur berpr fung der Steigung der Pufferkurven eingef gt werden V 310 CASSY Lab Schmelz und Erstarrungspunkt von Palmitins ure ae auc
439. nes Enzym Substrat Gemischs leicht nach 2 und 3 zu berechnen Die Michaeliskonstante ist aus der Substratkonzentration bei 1 2 rmax zu bestimmen Genauer ermittelt man Km mit einer Auftragung von 1 r gegen 1 S nach Lineweaver Burk Die Auftragung basiert auf einer Umformung von 2 und 3 1 Km 1 r rmax S max Die Steigung der Gerade ergibt den Term Km rmax der Achsenabschnitt ist 1 rmax A CASSY Lab 351 Hydrolyse von terti rem Butylchlorid Bestimmung der Reaktionsordnung P Ey auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet 21 Beispiel laden Chemie Box oder Leitf higkeits Adapter S E Beispiel laden Leitf higkeits Box 352 CASSY Lab m Versuchsbeschreibung Bei der Hydrolyse von terti rem Butylchlorid 2 Chlor 2 Methylpropan entsteht terti res Butanol und Chlorwasserstoff der durch Protolyse Oxonium und Chloridionen bildet die zu einem starken Leitf higkeitsanstieg f hren CH3 3C CI 2H20 gt CH3 3C OH H30 CI Ben tigte Ger te mit Chemie Box oder Leitf higkeits Adapter S 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Chemie Box oder Leitf higkeits Adapter S 524 067 1 1 Leitf higkeitssensor 529 670 1 Magnetr hrer 666 845 1 Becherglas 250 ml hF 664 113 1 Stativrohr 666 607 1 Doppelmuffe 301 09 1 Kleinklemme 666 551 1 Messzylinder 100 ml 665 754 1 Messpipette 1 ml 665 994 1 Pipettierball 666 003 1 PC ab Windows 95 98 NT Ben tigte Ger te alternativ mit Leit
440. net 21 Beispiel laden UV A E Beispiel laden UV B Beispiel laden UV C Sicherheitshinweis Direkten Blick in den UV Strahl vermeiden Versuchsbeschreibung Durch Messung der transmittierten Beleuchtungsst rke wird die Durchl ssigkeit verschiedener Materi alien f r UV A UV B und UV C Strahlung bestimmt und die Wirksamkeit von Sonnenschutzmittel getestet Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Lux Box 524 051 1 UV A Sensor 666 244 bzw 1 UV B Sensor 666 245 bzw 1 UV C Sensor 666 246 1 UV IR VIS Experimentierkit 666 265 1 PC mit Windows ab 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Die Lux Box mit dem ausgew hlten UV Sensor A B oder C wird ans Sensor CASSY angeschlossen Der UV Sensor wird mit einer Klemme so nahe wie m glich an der entsprechenden Austritts ffnung des UV IR VIS Experimentierkits angebracht Die Halteschiene muss allerdings f r die einzubringenden Materialproben frei bleiben Das Experimentierkit wird ber das Steckernetzger t angeschlossen Beachten Sie auch die Gebrauchsanweisungen zum UV IR VIS Experimentierkit und zu den Sensoren m CASSY Lab 395 Kalibrierung Vor der ersten Benutzung eines UV Sensors muss eine Kalibrierung vorgenommen werden 21 Einstellungen laden UV A 21 Einstellungen laden UV B E Einstellungen laden UV C e In den Einstellungen Beleuchtungsst rke EA1 die Schaltfl che Korrigieren w hlen den auf dem Sensor aufgedruckt
441. netr hrer anzuschlie ende Kontaktthermometer auf ca 40 bis 45 C Der Magnetr hrer wird gerade so kr ftig eingestellt dass sich keine Tromben bilden 360 CASSY Lab m Nun ist das Erreichen einer konstanten Temperatur der Natronlauge abzuwarten Dies kann am An zeigeinstrument f r die Temperatur A1 ber den entsprechenden Button in der oberen Bildschirmzeile erreichbar oder noch bequemer durch Starten einer Messung mit F9 berpr ft werden Die leere Dosierspritze mit Kan le wird auf die Waage gelegt und die Waage auf 0 gestellt Es werden genau 1 32 g Essigs ureethylester 0 015 mol in die Spritze eingewogen Versuchsdurchf hrung e Ist die Temperaturkonstanz durch eine Messung berpr ft worden diese Messreihe mit F9 beenden und mit F4 l schen e Neue Messung mit F9 oder durch Anklicken von 5 starten e Durch kr ftiges Einspritzen des Essigs ureethylesters in die Natronlauge f r gute Verteilung sorgen Den Zeitpunkt der Zugabe durch die Tastenkombination Alt S im Diagramm mit einer senkrechten Linie markieren e Je nach Reaktionstemperatur die Messung ca 8 bis 12 Minuten lang laufen lassen bis sich ein konstanter Leitf higkeitswert eingestellt hat e Messung mit F9 oder durch Anklicken von 5 stoppen Heizplatte abschalten Auswertung 1 Im Diagramm spezif Leitf higkeit sind die Messwerte der spezifischen Leitf higkeit und der Temperatur gegen die Reaktionsdauer aufgetragen Zur genauen Bestimmung der Reak
442. ng siehe Skizze 524 200 667 795 729 769 667 7780 667 7791 667 7796 664 130 664 154 673 2500 674 6920 Es werden vom Programm die von LD Didactic vertriebenen Waagen der Firmen Sartorius Mettler und Ohaus mit seriellem Datenausgang unterst tzt Die Waage wird ber das Verbindungskabel an eine serielle Schnittstelle des Computers z B COM2 angeschlossen Da sich die Kabel der verschiedenen Hersteller unterscheiden ist es erforderlich das jeweils vom Hersteller vorgesehene Schnittstellenkabel zu benutzen um das korrekte Funktionieren der Rechnerverbindung sicherzustellen Das Becherglas wird mit ca 100 ml etwa 6 iger Salzs ure gef llt und auf die Waage gestellt Auf das Becherglas wird das Uhrglas gesetzt Die Waage wird durch Dr cken der Tara Taste auf Nullstellung gebracht Dann werden auf dem Uhrglas etwa 5 g Marmorst cke eingewogen m CASSY Lab 345 Versuchsdurchf hrung z Einstellungen laden Waage als Messger t in den Allgemeinen Einstellungen z B ber F5 erreichbar der gew nschten seriellen Schnittstelle zuordnen z B COM2 In Einstellungen Masse m Baudrate und Mode der Waage anpassen Einstellungen ab Werk bei Sartorius Waagen Mode 701 Baudrate 1200 Einstellungen ab Werk bei Mettler Waagen Mode 8N1 Baudrate 9600 In einem Punkt m ssen die werkseitigen Einstellungen der Waage ge ndert werden Dazu Gebrauchsanweisung der Waage beachten Sartorius Daten bertragung als
443. ng der ersten beiden gebundenen Wassermolek le der zweite Peak stammt aus der Verdampfung dieser Wassermolek le und der dritte aus der Abspaltung und Verdampfung zweier weiterer Wassermolek le 4 CuSO 54 0 3 CuSO4 3H20 2H20 1 2 210 FT 2H0 0 3 CuSO4 3H20 22 CuSO4 H20 2H20 9 Das letzte gebundene Wassermolek l wird erst bei 250 C abgespalten zugunsten der k rzeren Ver suchsdauer wurde auf die Aufnahme dieses Peaks verzichtet Weitere Versuchsm glichkeiten Um eine deutlichere Trennung der Peaks zu erreichen kann die Aufheizrate verlangsamt oder die Substanzmenge deutlich verringert werden Im Hinblick auf die Praktikabilit t des Experiments als Demonstrationsversuch wurde in der Beispielmessung auf diese M glichkeiten verzichtet Eine genaue W gung vor und nach jedem Peak kann Aufschluss ber die Menge des entwichenen Kristallwassers geben Dazu stoppt man die Aufheizung zuerst bei ca 100 C dann bei ca 115 C und bei 150 C und bestimmt nach Abk hlen der Substanz die Massendifferenz zur Ausgangsmasse In der beschriebenen Versuchsanordnung ergeben sich vielf ltige weitere Bestimmungsm glichkeiten Sie ist z B geeignet f r e die Betrachtung der Phasen berg nge des Schwefels bergang zwischen a und B Modifikation bei ca 100 C Schmelzpunkt bei 119 C bergang zwischen A und u Schmelze ab 159 C e die durch die geringe Substanzmenge relativ gefahrlose Ermittlung der Ausl setempe
444. ng im Druckbereich von 200 bis 500 hPa von insgesamt ca 13 KW unabh ngig von der Drehzahl F r 1000 und 2000 1 min sind die Ver stellbereiche nach Abzug des Fliehkraftanteils identisch c Unterdruckverstellung Sp tdose Die Unterdruckdose zur Sp tverstellung ist mit dem Ansaugrohr unterhalb der Drosselklappe ver bunden weil dort im Leerlauf und im Schiebebetrieb hoher Unterdruck herrscht Sie verstellt den Z ndzeitpunkt durch Verdrehen des Unterbrecherkontaktes in die Drehrichtung der Verteilerwelle Das f hrt zu einer sp teren Z ndung Man bezeichnet diese Druckdose als Sp tdose Die Sp tverstellung ist der Fr hverstellung untergeordnet Der Anteil der Unterdruckverstellung an der Gesamtverstellung kann ermittelt werden indem zu n chst der reine Fliehkraftanteil bestimmt wird und dieser von dem im Unterdruckversuch gemes senen Wert abgezogen wird 21 Einstellungen laden e Messung mit F9 starten e Bei 1000 1 min Unterdruck von 0 bis 600 hPa erzeugen e F r 2000 und 4000 1 min wiederholen Die Verstellung der Sp tdose bewirkt eine Sp tverstellung im Druckbereich von 200 bis 400 hPa von insgesamt ca 8 KW unabh ngig von der Drehzahl F r 1000 und 2000 1 min sind die Ver stellbereiche nach Abzug des Fliehkraftanteils identisch d Einspritzventil Die Einspritzventile haben die Aufgabe je nach Signal vom Steuerger t alle Zylinder Zentralein spritzung oder die Zylinder einzeln Mehrpunkteinspritzung mit Benzin z
445. ng von W rmekapazit ten Ben tigte Ger te Temperatur Box 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Temperatur Box 524 045 1 Temperaturf hler NTC 666 212 1 Dewar Gef 386 48 1 Sicherheits Tauchsieder 303 25 1 Becherglas niedrige Form 250 ml 664 130 1 Becherglas niedrige Form 600 ml 664 132 1 Waage Messbereich bis 500 g Aufl sung 0 01 g 1 saugf higes Tuch Ben tigte Ger te Temperatursensor S 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Temperatursensor S 524 044 1 Dewar Gef 386 48 1 Sicherheits Tauchsieder 303 25 1 Becherglas niedrige Form 250 ml 664 130 1 Becherglas niedrige Form 600 ml 664 132 1 Waage Messbereich bis 500 g Aufl sung 0 01 g 1 saugf higes Tuch Ben tigte Substanzen Eis ca 100 g destilliertes Wasser Versuchsaufbau siehe Skizze Die Temperatur Box mit dem angeschlossenen Temperaturf hler wird auf den Eingang A des Sen sor CASSY gesteckt Alternativ wird dort der Temperatursensor S angeschlossen In dem gr eren Becherglas wird destilliertes Wasser auf eine Temperatur um 80 C erhitzt Das tro ckene Dewar Gef wird auf die Waage gestellt und deren Anzeige auf 0 ausgeglichen Kalibrierung W hrend das Wasser erhitzt wird sollte der Temperaturf hler kalibriert werden Einstellungen laden Temperatur Box Einstellungen laden Temperatursensor S Das Eis zersto en und in das zweite Becherglas f llen Etwas destilliertes Wasser dazu sch tten Es sollte si
446. ngens im Gradma Periode 360 Arcus Sinus im Gradma Arcus Cosinus im Gradma Arcus Tangens im Gradma Sinus im Bogenma Periode 2r Cosinus im Bogenma Periode 2r Tangens im Bogenma Periode 27 Arcus Sinus im Bogenma Arcus Cosinus im Bogenma Arcus Tangens im Bogenma Argument zum Zeitpunkt der letzten Messwertaufnahme letzte Tabellenzeile Anderung gegen ber der letzten Messwertaufnahme delta x x last x Argument zum Zeitpunkt der n chsten Messwertaufnahme n chste Tabellenzeile ist 1 wenn sich das Argument ge ndert hat 0 sonst Zufallszahl 0 lt random x lt x Quadratwurzel Exponentialfunktion nat rlicher Logarithmus dekadischer Logarithmus Integer Funktion die n chst kleinere ganze Zahl Nachkomma Funktion Abstand zur n chst kleineren ganzen Zahl Absolutbetrag Signum ist 1 wenn Argument gt 0 1 wenn Argument lt 0 0 wenn Argument 0 ist 1 wenn Argument ungerade 0 wenn Argument gerade ist 1 wenn Argument gerade 0 wenn Argument ungerade m CASSY Lab 31 not logische Invertierung ist 1 wenn Argument gleich 0 ist O sonst defined ist 1 wenn Argument definiert ist O wenn Argument undefiniert sec rundet die Zeit auf volle Sekunden ab sec x int x min rundet die Zeit auf volle Minuten ab min x 60 int x 60 day gibt den Wochentag zur ck 1 Montag Verkn pfung der Variablen und Funktionen Alle Variablen oder auch eingegebene Zahlenwerte k nnen
447. ngigkeit von der Fl che A der Induktionsspulen Einstellungen laden Spule 1 A 0 0025 m N1 300 Windungen in gro e Feldspule legen und an uV Box anschlie en Spannungsstellknopf des Dreieckstrom Netzger ts auf Rechtsanschlag drehen Stromstellknopf soweit aufdrehen dass Leistungsbegrenzung LED Pmax gerade noch nicht aktiv ist Mittlere dl dt Einstellung w hlen und Taster zum Einschalten des Dreieckstrommodus dr cken Messung mit F9 starten Messwertaufnahme beginnt bei steigender Flanke der Induktionsspannung UB1 evtl Trigger abschalten Nach einigen Stromperioden wieder mit F9 stoppen Messung mit den Spulen 2 A 0 0015 m und 3 A 0 0010 m wiederholen Messung der Induktionsspannung U in Abh ngigkeit von der Anzahl N1 der Spulenwindungen Einstellungen laden Spule 1 N1 100 Windungen in der gro en Feldspule an uV Box anschlie en Spannungsstellknopf des Dreieckstrom Netzger ts auf Rechtsanschlag drehen Stromstellknopf soweit aufdrehen dass Leistungsbegrenzung LED Pmax gerade noch nicht aktiv ist Mittlere dl dt Einstellung w hlen und Taster zum Einschalten des Dreieckstrommodus dr cken m CASSY Lab 187 Messung mit F9 starten Messwertaufnahme beginnt bei steigender Flanke der Induktionsspannung UB1 evtl Trigger abschalten Nach einigen Stromperioden wieder mit F9 stoppen Messung mit N1 200 und N1 300 der Spule 1 wiederholen Messung der Induktionsspannung U in Abh ngigkeit von der Erregerfeldfrequenz E
448. nister 604 307 2 Kabel 100 cm schwarz 501 33 4 4 4 Versuchsaufbau siehe Skizze Der zerlegbare Transformator wird montiert und das Joch fest aufgespannt Die Heizplatte wird entsprechend Gebrauchsanleitung montiert und die Heizung mit den beiden Expe rimentierkabeln an die beiden u ersten Buchsen der Kleinspannungsspule angeschlossen Der Schlauch des Drucksensors wird an den Druckstutzen des Arbeitskolben Pleuels angeschlossen Der Drucksensor wird ber die B Box an Eingang B des Sensor CASSYs angeschlossen Der Weg aufnehmer wird mit zwei Kupplungssteckern auf der Grundplatte befestigt und ein Faden entsprechend Skizze geschlungen und ber die Stromquellen Box an Eingang A angeschlossen Der Arbeitskolben hat nach unten einen Stift mit Ose zum Befestigen des Fadens Die R ckholfeder wird in das Loch am Gestellkopf eingeh ngt Sie muss im unteren Totpunkt bereits Spannung aufweisen Faden zweimal um die Rolle des Wegaufnehmers schlingen damit kein Schlupf auftritt Die Stellung des Potentiometers muss so eingestellt werden dass im oberen Totpunkt des Arbeitszylinders ein Volumen von ca 50 cm angezeigt wird m CASSY Lab 169 Versuchsdurchsf hrung 21 Einstellungen laden e Test der richtigen Einstellung des Wegaufnehmers Der Motor wird einmal von Hand durchgedreht und beobachtet ob die Volumenanzeige innerhalb des Messbereiches ist Ist das nicht der Fall wird der Faden leicht entspannt und das Rad des Wegaufnehmers bis zu
449. nke Lehrerversion Zusammenhang zwischen Beschleunigung und Masse F konstant Lehrerversion Zusammenhang zwischen Beschleunigung und Kraft m konstant Lehrerversion Elektrizit tslehre Ohmsches Gesetz Lehrerversion P3 2 3 1a Reihenschaltung von Widerst nden Lehrerversion P3 2 3 1b Parallelschaltung von Widerst nden Lehrerversion P3 2 3 2 Spannungseinstellung mit einem Potentiometer Lehrerversion P3 2 3 3 Prinzip der Wheatstoneschen Messbr cke Lehrerversion Atom und Kernphysik Der Einfluss des Abstandes zwischen Strahlenquelle und Z hlrohr auf die Z hlrate Lehrerversion 68 CASSY Lab m Gleichm ig beschleunigte Bewegung Weg Zeit Diagramm Aufgabe Die Bewegung eines durch eine ber eine Umlenkrolle angeh ngte Masse angetriebenen Wagens untersuchen Ben tigte Ger te 1 Pocket CASSY 524 006 1 CASSY Lab 524 200 1 Timer S 524 074 1 Kombilichtschranke 337 462 1 Kombispeichenrad 337 464 1 Adapter Kombilichtschranke f r Sch lerfahrbahn 337 465 1 Verbindungskabel 6 polig 501 16 1 Pr zisionsmetallschiene 1 m 460 81 1 Messwagen 85 g 337 00 1 Satz Antriebsmassen 337 04 1 Schnur 200 70 322 1 Einzelumlenkrolle auf Reiter 337 14 alternativ 1 Klemmreiter 460 95 1 PC ab Windows 98 2000 Versuchsaufbau siehe Skizze e Ca 80 cm Schnur abschneiden und in die Enden Schlaufen binden Die Schnur soll so lang sein dass die angeh ngte Masse den Boden gerade nicht ber hrt wenn der Wa
450. nke angezeigt Zur Funktionspr fung sollte man unmittelbar vor Versuchsbeginn einige Tropfen durch die Lichtschranke in ein leeres Becherglas fallen lassen Danach stellt man den Z hler in den Einstellungen Ereignisse NB1 wieder auf Null Kalibrierung F r genaue Messungen muss beim ersten Mal und sp ter in gr eren Zeitabst nden eine Kalibrierung der pH Elektrode erfolgen Einstellungen laden Chemie Box oder pH Adapter S Einstellungen laden pH Box In Einstellungen pH Wert pHA1 Korrigieren w hlen pH Elektrode mit destilliertem Wasser absp len in die Pufferl sung pH 7 00 eintauchen und kurz bewegen e Als ersten Sollwert 7 00 eintragen und nach Erreichen eines stabilen Messwertes die Schaltfl che Offset korrigieren bet tigen e pH Elektrode mit destilliertem Wasser absp len in die Pufferl sung pH 4 00 eintauchen und kurz bewegen e Als zweiten Sollwert 4 00 eintragen und nach Erreichen eines stabilen Messwertes die Schaltfl che Faktor korrigieren bet tigen e F r sp tere Verwendungen die kalibrierten Einstellungen mit F2 unter einem neuen Namen ab speichern e Sensor CASSY pH Elektrode und Chemie bzw pH Box markieren so dass sie sp ter am gleichen Eingang wieder verwendet werden k nnen nur dann passt die gespeicherte Kalibrierung e oe EE Versuchsdurchf hrung e Kalibrierte Einstellungen verwenden oder laden e Die Messreihe mit der Taste F9 oder der Schaltfl che 65 starten e Den Hahn an der
451. nklicken Messbereich individuell anpassen Achse mit Maus verschieben oder mit rechter Maustaste anklicken spezielle Auswertung f r Systole und Diastole nur Blutdruckschwankungen spezielle Auswertung f r Systole und Diastole nur Blutdruckschwankungen mit aufgedrucktem Faktor F des Sensors korrigieren mit aufgedrucktem Faktor F des Sensors korrigieren in O2 Gas auf 100 korrigieren mit gleichem Faktor wie bei S tti gung korrigieren in O2 Gas auf 100 korrigieren mit gleichem Faktor wie bei S tti gung korrigieren extrem hochohmiger Eingang z B f r Elektrostatik ist durch V Box ersetzt mit aufgedruckten Werten C1 bis C4 kalibrieren mit aufgedrucktem Faktor F des Sensors korrigieren Messung radioaktiver Spektren o 524 059 524 060 524 062 524 0621 524 064 524 065 524 066 524 067 524 0671 524 0672 524 0673 524 068 524 069 524 070 524 071 524 073 524 074 524 076 Mikrofon S Kraftsensor S 1 N Ul Sensor S UIP Sensor S Drucksensor S 2000 hPa Absolutdruck sensor S Drucksensor S 70 hPa Chemie Box Leitf hig keits Adapter S pH Adapter S NiCr Ni Adapter S Fliehkraftger t S Ein tauch Photomet erS Ultraschall Bewegungs sensor S Ethanol Sensor S Laser Bewegungs sensor S Timer S Auto Box i Spannung Frequenz Laufzeit Pegel Kraft Spannung Strom Spannung Strom Relativdruck Absolutdruck Relativdruck pH Wer
452. nks unten in der Statuszeile und k nnen mit der Maus als Text an eine beliebige Stelle im Diagramm bertragen werden Weitere Auswertungsm glichkeiten in CASSY Lab sind im Versuchsbeispiel Titration von Phosphor s ure nachzulesen 336 CASSY Lab m Gaschromatographie Trennung von Alkanen aus Feuerzeuggas P E7 auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet 21 Beispiel laden Versuchsbeschreibung In diesem Versuch zur Trennung von Alkanen aus Feuerzeuggas wird die vom Detektor gelieferte am Schreiberausgang des Gaschromatographen anliegende Spannung gegen die Zeit gemessen Zur qualitativen Analyse lassen sich die Retentionszeiten der einzelnen Peaks ermitteln und mit denen von Referenzsubstanzen vergleichen Bitte beachten Sie auch die Gebrauchsanweisung des verwendeten Gaschromatographen Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Gaschromatograph LD1 665 580 1 Trenns ule mit Dinonylphthalat 665 583 1 Kohlenwasserstoff Sensor 665 582 1 Luftpumpe 662 286 1 Blasenz hler 309 064 75 1 Dosierspritze 1 ml 665 957 1 Kan len 10 St ck 665 960 1 Paar Kabel 50 cm rot und blau 501 45 1 PC ab Windows 95 98 NT m CASSY Lab 337 Ben tigte Chemikalien Feuerzeuggas Probe n Butan Druckgasdose Referenz 660 989 Feinregulierventil 660 980 Versuchsaufbau siehe Skizze e Gaschromatograph GC mit Trenns ule Dinolylphthalat und Kohlenwasserstoff Sensor Detektor aufbauen e Eingan
453. nkt der beiden Geraden gezeichnet werden Ebenso ist auch eine Koordinatenanzeige m glich Weitere Versuchsm glichkeiten e Erfassung nur einer Messgr e z B pH Wert Mit der rechten Maustaste auf das Leitf higkeitsfenster klicken und L schen w hlen Das Anzei gefenster und alle anderen der Leitf higkeit verbundenen Daten verschwinden Es wird jetzt nur noch der pH Wert gemessen e Verwendung einer Gleichlauf oder Motorkolbenb rette automatische Titration Im Messparameterfenster zweimal F5 automatische Aufnahme w hlen und als Intervall z B 1 s einstellen In den Einstellungen V f r das Volumen die Formel t 20 eingeben hier wird angenommen dass in 20s 1 ml zudosiert wird Dieser Wert wie auch das maximale Volumen muss ggf angepasst werden e Verwenden einer Waage zur Volumenerfassung automatische Titration In den Allgemeinen Einstellungen nach F5 an der seriellen Schnittstelle der Waage die Einstellung Waage vorgeben z B COM2 auf Waage stellen wenn die Waage an COM2 angeschlossen ist Die Einstellungen der Waage Baudrate Mode etc der Waagenprogrammierung anpassen ggf Handbuch zur Waage zu Rate ziehen In den Einstellungen V f r das Volumen die Formel m 1 05 eingeben hier wird angenommen dass die Dichte des Titrationsmittels 1 05 g ml ist Dieser Wert wie auch das maximale Volumen muss ggf angepasst werden m CASSY Lab 323 Titration von Haushaltsessig SE auch f r Pocket CASSY und Mobil
454. nnen eines der o g Systeme benutzen oder auch eine Gemischaufbereitung in einem PKW Mit der Triggerzange wird das Z ndsignal von Zylinder 1 erfasst Der OT Geber erfasst den oberen Totpunkt des Zylinders Daraus wird neben der Drehzahl auch der Z ndzeitpunkt bestimmt An den beiden 4 mm Buchsen kann ein beliebiges Rechtecksignal angelegt werden Ausgewertet werden k nnen die Frequenz das Tastverh ltnis und die Ein bzw Ausschaltdauer Wird das Signal eines Einspritzventils angelegt so wird die Einspritzdauer ti in ms angezeigt Zur Messung des Z ndwinkels werden die Kurbelwellenmarkierung des OT und das Z ndsignal von Zylinder 1 erfasst Die Zeit zwischen dem Z ndimpuls und dem OT Geberimpuls wird ins Verh ltnis gesetzt zu der Zeit die von dem Schwungrad f r eine Umdrehung ben tigt wird Das Resultat wird als Verstellwinkel in KW angezeigt Die Markierung f r den OT Geber befindet sich nicht im oberen Tot punkt von Zylinder 1 sondern 20 KW danach Dieser Winkel wird automatisch ber cksichtigt Versuchsdurchf hrung a Fliehkraftverstellung Der Fliehkraftversteller einer rotierenden Verteilung verstellt den Z ndzeitpunkt in Abh ngigkeit von der Drehzahl des Motors Mit steigender Drehzahl wird der Nocken in die Drehrichtung der Vertei lerwelle bewegt wodurch der Unterbrecherkontakt fr her ge ffnet wird Das f hrt zu einer fr heren Z ndung Die Fliehkraftverstellung kann nur bei abgezogenen Uhnterdruckschl uchen ermit
455. nnend mit dem Namen des Modells Das neue Modell wird von ein oder zwei Modellgr en beschrieben die jeweils ein Symbol erhalten m ssen unter dem sie angesprochen werden k nnen voreingestellt x und y Dieses Symbol sollte aus m glichst wenigen aber aussagekr ftigen Buchstaben bestehen und darf auch aus einem amp Zeichen gefolgt von einem Buchstaben bestehen Es wird dann der entsprechende griechische Buchstabe angezeigt sonst nur der lateinische Au erdem sind die vorgeschlagenen Werte f r den Messbereich und die Ach senskalierung wichtig f r die analoge und grafische Darstellung sowie die Anzahl der signifikanten Nachkommastellen wichtig f r die digitale und tabellarische Darstellung den individuellen Erforder nissen anzupassen Damit Modellgr en leicht von anderen Kan len unterschieden werden k nnen sind ihre Zeiger blau Die mathematische Definition des Modells geschieht durch die Angabe der Anfangswerte f r die Zeitt und der beiden definierten Modellgr en sowie durch die Angabe der beiden Differenzialgleichungen Diese insgesamt f nf Zahlenwerte oder Formeln m ssen unter Beachtung der korrekten Formel schreibweise eingegeben werden Alle f nf Formeln d rfen dabei von Konstanten abh ngen deren Werte nachtr glich durch Ziehen am Zeiger ihres Anzeigeinstruments ver ndert werden k nnen Zu s tzlich d rfen die beiden Differenzialgleichungen von der Messzeit t von den beiden definierten Mo dellgr en und von
456. nnt werden dass die Transmission bei 605 nm ber 0 liegt m CASSY Lab 343 e Das Digitale Spektralphotometer mit dem seriellen Kabel an den Computer anschlie en und ein schalten Bedienungsanleitung des Ger tes beachten e Am Rechner das Programm CASSY Lab starten Die verwendete serielle Schnittstelle und als an geschlossenes Ger t Digitales Spektralphotometer 667 3491 ausw hlen Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Je eine Rundk vette zu etwa mit der Rohchlorophylil sung Probenl sung und der Referenzl sung das reine L sungsmittel hier Aceton f llen e Am Spektralphotometer die Anfangswellenl nge von 340 nm einstellen Zur generellen Bedienung des Ger tes siehe die zugeh rige Gebrauchsanweisung e Mit der Referenzk vette den 100 T Abgleich durchf hren dann die Probenk vette einsetzen e Den angezeigten Messwert und die zugeh rige Wellenl nge durch Dr cken von F9 oder Anklicken des Uhrensymbols bernehmen Der Wert wird nun in der Tabelle und in der Grafik dargestellt e Die Messwellenl nge um 5 nm erh hen und Abgleich sowie Messung erneut vornehmen e Nach Erreichen der Messwellenl nge von 800 nm die Messung beenden Anmerkung Bei den hier beschriebenen Messbedingungen dauert die Aufnahme der Messwerte etwa 1 Stunde Die Messdauer kann verk rzt werden indem nur alle 10 nm gemessen und oder die Messung bereits bei 730 nm beendet wird Auswertung Die Darstellung des Spektru
457. noten die Erregung ber das His B ndel und die Purkinje Fasern auf die Ventrikel Die Depola risation des AV Knotens f hrt zu einem kleinen Abw rtspuls der Q Welle Direkt danach erfolgt ein schneller Anstieg R Welle mit anschlie endem Abfall unter die isoelektrische Linie S Welle und der R ckkehr auf den Ausgangswert Diese drei Wellen nennt man den QRS Komplex der durch die De polarisation und Kontraktion der Hauptkammern zustande kommt in CASSY Lab 409 Nach einer weiteren Pause repolarisieren die Zellen wieder Der hierbei auftretende Stromfluss bewirkt eine aufw rts gerichtete Welle die T Welle Die Sequenz von P ber QRS zu T stellt einen Zyklus des Herzens dar Die Anzahl der Zyklen pro Minute entspricht dem Pulsschlag Weitere Versuchsvorschl ge e Aufzeichnen eines EKGs vor und nach Belastung z B Laufen auf der Stelle e Statistik zur Dauer der einzelnen Abschnitte ber alle Praktikumsteilnehmer e Unterschiede zwischen Frauen und M nnern 410 CASSY Lab m Elektromyogramm EMG auch f r Pocket CASSY geeignet 21 Beispiel laden Sicherheitshinweis Die ermittelten Werte und Diagramme haben keine medizinische Aussagekraft und dienen nicht zur Kontrolle des Gesundheitszustandes des Menschen Die EKG EMG Box darf nur in bereinstimmung mit der Gebrauchsanweisung betrieben werden Versuchsbeschreibung Es werden elektrische Potentiale von aktivierten Muskeln gemessen indem in der N he der Muskeln Ob
458. nschaltung von Widerst nden 80 Reinigungsmittel 299 Rektifikation 391 Relais 42 Resonanz 206 208 R ntgenstrahlung 248 S Saitenschwingungen 142 Salzs ure 320 344 354 Schallgeschwindigkeit 144 146 148 151 Schmelze 313 Schmelzenthalpie 372 Schmelzkurve 310 313 Schmelzpunkt 310 Schmiermittel 129 Schnittstelle 28 Schriftgr e 16 schwache Base 329 schwache S ure 326 329 Schw chung 270 Schwebungen 140 Schwingung 119 123 126 129 132 135 138 200 202 204 206 208 Schwingungsdauer 121 Schwingungsfrequenz einer Saite 142 Senkrechte Linie 19 Sensorbox 36 37 Sensor CASSY 34 35 36 37 41 42 Sensoreingang 36 37 41 Serielle Ger te 63 64 65 66 Servotechnik 450 sinc 18 Software 8 Solarzelle 225 Sonnenschutz 394 Spaltenbelegung 16 26 Spannkraft 142 Spannung 231 Spannungsquelle 42 Spannungssto 181 Spannungsteiler 84 86 Speed Buttons 9 Speichenrad 96 Spektrum 265 342 Spirometrie 416 Sprache 28 starke Base 320 326 starke S ure 320 Stehwelligkeit 441 Stofftrennung 391 Sto 100 103 105 113 Subtraktion 23 SVN 67 Syntax 30 Systole 21 o Eu SE Tabelle 16 Tabellenzeile 16 Technik 420 Technische Daten 35 44 47 53 56 60 62 TEM Moden 438 TE Moden 438 Temperatur 227 292 310 376 Temperaturmessger t 64 Text 19 thermische Trennverfahren 391 Thorium 279 Tiefpass 210 213 Titration 320 323 326 329 332 Tochternu
459. nstellungen laden pH Adapter S und Leitf higkeits Adapter S In Einstellungen pHA1 Korrigieren w hlen pH Elektrode mit destilliertem Wasser absp len in die Pufferl sung pH 7 00 eintauchen und kurz bewegen e Als ersten Sollwert 7 00 eintragen und nach Erreichen eines stabilen Messwertes die Schaltfl che Offset korrigieren bet tigen e pH Elektrode mit destilliertem Wasser absp len in die Pufferl sung pH 4 00 eintauchen und kurz bewegen e Als zweiten Sollwert 4 00 eintragen und nach Erreichen eines stabilen Messwertes die Schaltfl che Faktor korrigieren bet tigen e Die Zellkonstante des Leitf higkeitssensors zur Chemie Box ist mit 0 58 bereits in CASSY Lab voreingestellt Wird ein anderer Leitf higkeitssensor verwendet ist dessen Zellkonstante in den Einstellungen CA1 unter Korrigieren als Faktor einzutragen und die Schaltfl che Faktor korrigieren zu bet tigen e Zur genaueren Bestimmung der Zellkonstante k nnen Kalibrierl sungen verwendet werden Dazu werden Becherglas und Leitf higkeitssensor zun chst mit destilliertem Wasser dann mit ca 30 40 mi Kalibrierl sung gesp lt In weitere 50 ml der Kalibrierl sung taucht man wie zur Messung den Leitf higkeitssensor Abst nde zu den Becherglasw nden einhalten tr gt in den Einstellungen e oe EE m CASSY Lab 331 CA1 unter Korrigieren den Sollwert in der zweiten Zeile ein und bet tigt nach Erreichen eines sta bilen Messwertes die Schaltfl che Faktor korrigieren
460. ntegral berechnen Poissonverteilung berechnen Gau verteilung berechnen Peakschwerpunkt berechnen Formfaktor bestimmen Welligkeit bestimmen Gau kurven anpassen quivalenzpunkt bestimmen Systole und Diastole bestimmen Letzte Auswertung l schen Alle Auswertungen l schen Bereich l schen nur Messwerte Diagramm Fenster kopieren HEBEBBEEEE EEE EEE EEE EEE Em u Em m m Markieren eines Kurvenbereiches F r einige Auswertungen ist es erforderlich einen Kurvenbereich zu markieren f r den die Auswertung berechnet werden soll Dazu bewegt man den Mauszeiger bei gedr ckter linker Maustaste vom Anfang bis zum Ende des Kurvenbereichs Alternativ kann auch der Anfangs und der Endpunkt angeklickt werden W hrend der Markierung des Kurvenbereichs erscheint der markierte Bereich gr n Achsenbelegung ndern Ruft das Darstellungsfenster auf Dort kann die Belegung der x Achse und der bis zu 8 y Achsen ge ndert werden Auch eine Umrechnung der Achsen ist dort m glich Alternativ kann die Achsenbelegung durch Drag amp Drop zwischen den Kanal Buttons und dem Dia gramm ge ndert werden Koordinaten anzeigen Nach dem Einschalten dieser Funktion enth lt die Statuszeile die aktuellen Koordinaten des Maus zeigers wenn dieser sich in einem Diagramm befindet Die Koordinatenanzeige ist solange aktiv bis sie durch die erneute Wahl dieses Men punkts wieder ausgeschaltet wird oder eine der Auswertungen Markierung setzen Mittelwert ein
461. ntegriert integriert Gabellichtschranke 337 46 dto Speichenrad z B 337 461 oder g Leiter 529 034 jeweils mit Gabellichtschranke 337 46 dto 2 Gabellichtschranken 337 46 dto pH Elektrode z B 667 424 dto KTY Sensor 529 036 dto Leitf higkeits Messzelle 667 426 Tangentiale B Sonde 516 60 Axiale B Sonde 516 61 Drucksensor 529 038 Drucksensor 70 hPa 529 040 Absolutdrucksensor 529 042 integriert integriert Kraftsensor 314 261 Bemerkung nur Eingang A und nur f r Str me kleiner 3 A Potentiometer zur Wegmessung obere Buchse auf BMW Box mit Bewegungsrichtung dto zus tzlich Radius angeben untere Buchse auf BMW Box nur erstes Rad verwenden dto zus tzlich Radius angeben Torzeit angeben mit H ufigkeitsverteilung als alternative Darstellung Torzeit angeben mit H ufigkeitsverteilung als alternative Darstellung Torzeit angeben dto mit H ufigkeitsverteilung als alternative Darstellung von Ereignis an E nach F Nummer der Verdunkelung Dauer der Verdunkelung Radius angeben Fahnenbreite angeben Fahnenbreite und Radius angeben mit zwei Pufferl sungen korrigieren Temperaturkompensation ber Formel m glich spezielle Auswertung f r Aquiva lenzpunkt mit aufgedrucktem Faktor k der Messzelle korrigieren Temperaturkompensation ber Formel m glich zum Offsetabgleich mit gt 0 muss LED auf der Box mit Box LED angeschaltet sein Offse
462. nzgl sern sollten unter dem der K ltemischung liegen Darauf achten dass keine Salzl sung aus der K ltemischung in die Rea genzgl ser ger t Messung mit F9 oder der Schaltfl che 5 starten Mit den beiden Temperaturf hlern den Inhalt der Reagenzgl ser st ndig umr hren bis die Fl s sigkeiten vollst ndig gefroren sind Messung fortsetzen bis ATA1 wieder nahe 0 ist und sich nahezu konstante Temperaturen eingestellt haben Messung mit F9 oder der Schaltfl che 5 beenden Auswertung Bei der Messung werden gleichzeitig drei Kurven aufgenommen die beiden Erstarrungskurven A12 und A13 eine f r die Probe und eine Referenzkurve des destillierten Wassers und die Differenz kurve ATAt Die Erstarrungskurven weisen mehrere Bereiche auf a Zu Beginn der Messung fallen die Temperaturen BA12 und BA13 zun chst steil ab w hrend die beiden Fl ssigkeiten schnell abgek hlt werden b Der steile Temperaturabfall endet vor allem bei A12 in einem lokalen Minimum der sogenannten Unterk hlung der Fl ssigkeiten A CASSY Lab 319 c Auf dieses Temperaturminimum folgt der f r die Ermittlung der Gefrierpunktserniedrigung bedeut same Erstarrungsbereich der Kurve Bei reinen L sungsmitteln bleibt die Temperatur w hrend des Erstarrungsvorgangs exakt konstant wodurch ein Plateaubereich in der Erstarrungskurve entsteht siehe im Beispiel die Kurve A13 Anders verl uft der Erstarrungsbereich bei L sungen Da dort fast nur
463. o oH CH3COOAc o oF h k t Die Auftragung des Ausdrucks vor dem Gleichheitszeichen gegen t ist im Diagramm 2 Ordnung bereits eingestellt Die Steigung der bis zu einem Umsatz von ca 90 als Gerade verlaufenden Funktion gibt die Geschwindigkeitskonstante k der Reaktion an Sind die Ausgangskonzentrationen beider Stoffe gleich vereinfacht sich das Geschwindigkeitsgesetz zu dom dicHzcooAe _ dt dt k br Dessen integrierte Form 1 1 k t o beh f hrt zu einer Auftragung von 1 OH gegen t die bei Vorliegen einer Reaktion dieser Ordnung eine Gerade mit der Steigung k und dem Achsenabschnitt 1 OH o ergibt Da der quimolare Einsatz von Ester und Natronlauge die Reaktionsdauer jedoch deutlich verl ngert wurde im Versuchsbeispiel die doppelte Menge Ester eingesetzt und die Bestimmung des Geschwindigkeitsgesetzes ber die kom pliziertere Gleichung in Kauf genommen 362 CASSY Lab m Alkalische Hydrolyse von Essigs ureethylester Bestimmung der Aktivie rungsparameter nz auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet 21 Beispiel laden Sicherheitshinweise Essigs ureethylester ist leicht entz ndlich Von Z ndquellen fernhalten Essigs ureethylester reizt die Augen Bei der Arbeit Schutzbrille tragen bei Ber hrung mit den Augen sofort gr ndlich mit Wasser sp len und Arzt konsultieren Der Dampf des Esters kann Benommenheit ausl sen Dampf nicht einatmen Versuchsbeschreibung
464. ocket CASSY durchf hren Diese Experimente sind mit dem Pocket CASSY Logo gekennzeichnet Die weitere Beschreibung und die angegebenen Ger telisten beziehen sich aber trotzdem auf die Verwendung von Sensor CASSY Durchf hrung eines Sensor CASSY Experiments mit dem Pocket CASSY e F r Spannungs und Strommessungen ist beim Pocket CASSY der Ul Sensor S 524 062 oder der UIP Sensor S 524 0621 erforderlich e Werden beim Sensor CASSY beide analogen Eing nge A und B verwendet m ssen statt dessen zwei Pocket CASSYs eingesetzt werden evtl mit zwei Ul Sensoren S Bei kombinierter Span nungs und Strommessung reicht auch ein Pocket CASSY mit UIP Sensor S aus e Die Symbole der Messgr en haben einen Index weniger als in den Versuchsbeschreibungen angegeben da beim Pocket CASSY nicht zwischen Eingang A oder B unterschieden werden muss z B U1 und U2 zwei Pocket CASSYs statt UA1 und UB1 ein Sensor CASSY Einschr nkungen von Pocket CASSY im Vergleich zu Sensor CASSY e Es ist nur ein Sensor Eingang vorhanden Wenn genug USB Ports zur Verf gung stehen k nnen mehrere Sensor Eing nge durch gleichzeitige Verwendung mehrerer Pocket CASSYs realisiert werden Da kein direkter Signalweg zwischen mehreren Pocket CASSYs besteht k nnen dabei Triggerzeitfehler von bis zu 5 ms auftreten e Es sind keine Spannungs und Stromeing nge auf 4 mm Buchsen vorhanden Diese k nnen mit dem Ul Sensor S oder dem UIP Sensor S nachger stet werden Der Ul
465. olumenflusses dVA kompensieren Dazu in Einstellungen Volumen fluss dVA1 0 w hlen und darauf achten dass w hrend dessen keine Luft durch das Spirometer str mt e Messung m glichst bald danach mit F9 starten solange der thermische Fehler im Volumenfluss dVA1 noch vernachl ssigbar ist e Gileichm ig 3 bis 4 mal durch das Spirometer ein und ausatmen Danach soviel Luft wie m glich durch das Spirometer aus und wieder einatmen Danach wieder gleichm ig weiteratmen e Messung mit F9 beenden Auswertung Das Atemzugvolumen V1 ist die Differenz zwischen Maximum und Minimum bei normaler Atmung Es l sst sich z B durch waagerechte Markierungslinien oder durch eine direkte Differenzmessung ermit teln Der Wert kann als Text an eine beliebige Stelle im Diagramm eingetragen werden Die Vitalkapazit t V2 errechnet sich aus der Summe von inspiratorischen und expiratorischen Reser vevolumen und Atemzugvolumen Es kann analog zum Atemzugvolumen aus dem Maximum und Minimum bei maximaler Inspiration bzw Exspiration ermittelt werden 418 CASSY Lab m Langzeitmessung von Klimadaten E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Es werden ber l ngere Zeit die Klimamesswerte Feuchte rHA1 und Lufttemperatur TA11 im Feuch tesensor integriert Luftdruck pA1 in der Klima Box integriert und Beleuchtungsst rke EA1 Helligkeit mit CASSY Display und Sensor CASSY also ohne Computer gemessen Die Messwerttabelle kann zwischendurch o
466. on Kk 40000 K g mol jedoch h ufig Campher als L sungsmittel vorgezogen Der zweite Bruch in der oben stehenden Gleichung bezeichnet die Molalit t Stoffmenge n1 Masse m2 des L sungsmiittels des gel sten Stoffes Aus der Gefrierpunktserniedrigung ist leicht die Molmasse des gel sten Stoffes bestimmbar m AT Kk L K mo M m2 m1 Masse des gel sten Stoffes in g m2 Masse des L sungsmittels in g M1 Molmasse des gel sten Stoffes in g mol Nach M1 aufgel st ergibt sich M Km AT Ma Diese Gleichung gilt f r nicht dissoziierende Stoffe Bei Salzen S uren und Basen ist die Zahl der entstehenden gel sten Teilchen und der Dissoziationsgrad a zu ber cksichtigen Im Versuchsbeispiel wird eine knapp 1 molare L sung von Ethylenglykol HO CH2 CH2 OH in Wasser untersucht Ethylenglykol findet z B in Autos als Frostschutzmittel f r K hlwasser und Scheiben waschanlage Anwendung Zum K hlen der L sungen wird einfach eine K ltemischung aus Kochsalz und Eis in einem De war Gef verwendet siehe Herstellung einer K ltemischung Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Chemie Box oder NiCr Ni Adapter S 524 067 3 2 Temperaturf hler NiCr Ni Typ K 529 676 1 Dewar Gef 0 5 I 667 320 2 Reagenzgl ser 16x160 mm z B aus 664 043 1 Pasteurpipette z B aus 665 950 1 Kappe f r die Pasteurpipette z B aus 665 954 1 Gummistopfen 14 18 mm 667 253 1 Becherglas 250
467. on einem Vorwiderstand von 100 Q gesch tzt Bei Verwendung des Power CASSYs wird dieses zur Spannungsversorgung der Schaltung und zur Strommessung links neben das Sensor CASSY gesteckt Versuchsdurchf hrung z Einstellungen laden ohne Power CASSY Spannungsquelle S umpolen f r negativen Kennlinienteil und Spannung UB1 auf etwa 3 V ein stellen Messung mit F9 starten Spannung langsam bis Null drehen links herum gleichzeitig wird negativer Kennlinienteil aufge zeichnet Spannungsquelle S wieder vorzeichenrichtig anschlie en f r positiven Kennlinienteil Spannung langsam erh hen gleichzeitig wird positiver Kennlinienteil aufgezeichnet dabei Ma ximalstrom der Leuchtdioden nicht berschreiten Messung wieder mit F9 stoppen Messung mit anderer Diode wiederholen dazu Spannungsquelle S wieder umpolen und Messung mit F9 starten Alternativ mit Power CASSY z Einstellungen laden mit Power CASSY f r jede Diode die Kennlinie mit F9 aufnehmen das Power CASSY f hrt die Spannung automatisch durch 222 CASSY Lab m Auswertung Bei negativen Spannungen ist der Strom unabh ngig von der anliegenden Spannung gleich Null Sperrrichtung Bei positiven Spannung tritt ab einer Durchlassspannung U ein Strom auf Durchlass richtung Es lassen sich die Durchlassspannungen U der verschiedenen Dioden miteinander vergleichen Bei den Leuchtdioden kann gem eU h c A die Wellenl nge des emittierten Lichts
468. otwendig die Hintergrundhelligkeit in den Einstellungen UB1 Korrigieren Dazu den Sollwert 0 mV eingeben und anschlie end Offset korrigieren w hlen e Messung mit F9 starten Meldung Triggersignal fehlt erscheint e Fotoelement sehr langsam von Hand in Richtung Wegaufnehmer verschieben Sobald der Start punkt bei 5 5 cm berschritten wird beginnt das Einlesen von Messwerten e Messung mit F9 stoppen Auswertung Bereits w hrend der Messung erscheint die Intensit tsverteilung des Beugungsbildes Die gemessene Intensit tsverteilung kann nun durch eine Freie Anpassung Alt F mit dem Ergebnis der f r kleine Beugungswinkel tan sA1 L durchgef hrten Modellrechung verglichen werden Dazu folgende Formel verwenden A sin 180 B 0 633 x C 150 180 B 0 633 x C 150 2 mit x Verschiebung sA1 senkrecht zur optischen Achse A Intensit t lo B Spaltbreite b in um C Korrektur der Lage des Hauptmaxima L Abstand zwischen Blende und Fotoelement hier L 150 cm Wellenl nge des He Ne Lasers hier A 0 633 um Bei dieser Anpassung wurde die Wellenl nge 0 633 um des He Ne Lasers als bekannt vorausge setzt und die Spaltbreite b bestimmt Umgekehrt kann bei bekannter Spaltbreite b die Wellenl nge A des Lasers bestimmt werden Dazu kann die Formel beispielsweise so modifiziert werden A sin 180 240 B x C 150 180 240 B x C 150 2 F r die Freie Anpassung sollte ein sinnvoller Startwert f r die Spaltb
469. pH 7 00 eintauchen und kurz bewegen e Als ersten Sollwert 7 00 eintragen und nach Erreichen eines stabilen Messwertes die Schaltfl che Offset korrigieren bet tigen e pH Elektrode mit destilliertem Wasser absp len in die Pufferl sung pH 4 00 eintauchen und kurz bewegen e Als zweiten Sollwert 4 00 eintragen und nach Erreichen eines stabilen Messwertes die Schaltfl che Faktor korrigieren bet tigen e F r sp tere Verwendungen die kalibrierten Einstellungen mit F2 unter einem neuen Namen ab speichern e Sensor CASSY Elektrode und pH Box markieren so dass sie sp ter am gleichen Eingang wieder verwendet werden k nnen nur dann passt die gespeicherte Kalibrierung e Sind andere Volumenabst nde als 0 2 mi gew nscht so kann in den Einstellungen V im Feld Formel die Vorgabe ge ndert und z B 0 5 n 0 5 f r Abst nde von 0 5 ml eingegeben werden Versuchsdurchf hrung e Kalibrierte Einstellungen verwenden oder laden e Den ersten Messwert mit der Taste F9 oder der Schaltfl che 5 ermitteln e Die Natronlauge kontinuierlich langsam zutropfen lassen und in Abst nden von 0 2 ml mit F9 den pH Wert aufnehmen Auswertung Am quivalenzpunkt V Veq ist die vorgelegte Essigs ure vollst ndig mit der Natronlauge umgesetzt HAc NaOH gt Na Ac H20 Zur Ermittlung des genauen quivalenzpunktes mit CASSY Lab bet tigt man im Diagramm die rechte Maustaste w hlt im Men weitere Auswertungen den Unterpunkt Aquiv
470. phasenanschlusseinheit z B 726 71 emp fehlenswert m CASSY Lab 451 Versuchsaufbau Bauen Sie den Versuch gem der Skizze auf Schlie en Sie das Profi CASSY an eine USB Schnittstelle und die VideoCom an eine serielle RS232 Schnittstelle des PC an Kuppeln Sie die Lineareinheit zun chst noch NICHT an den Antriebsstrang an Kuppeln Sie den AC Servomotor und den Resolver wie in der Gebrauchsanweisung beschrieben und nehmen Sie die Anlage in Betrieb Drehen Sie den Schlitten der Lineareinheit manuell etwa in die Mitte Die Kamera befestigen Sie an einem Stativ etwa 1 m mittig ber der Lineareinheit Schalten Sie das Steuerger t Sinuskommutierung in die Betriebsart Drehzahlregelung Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden Falls noch nicht geschehen VideoCom als angeschlossenes Ger t ausw hlen Dazu in den All gemeinen Einstellungen VideoCom auf die gew nschte serielle Schnittstelle legen Danach spei chert Neue Vorgaben abspeichern diese Belegung ab Wenn in dem Fenster f r die Regelgr e Strecke s kein Wert angezeigt wird justieren Sie die Ka mera so dass die Position angezeigt wird Stellen Sie f r die F hrungsgr e w einen Wert von 0 5 mein Messung durch F9 Stoppuhr starten Der Motor l uft an Drehen Sie nun die Positioniereinheit manuell soweit bis der Motor stehen bleibt Nun kuppeln Sie die Positioniereinheit und den Antriebsstrang zusammen und k nnen durch Ver ndern der F hrungsgr e
471. plituden des Ausgangssignals zum Eingangssignal des Filters dargestellt Die schwarze Kurve ist die Messkurve die rote Kurve ist das Ergebnis des Modells 1 Ordnung und die blaue Kurve zeigt das Modell 2 Ordnung Bei der Messung ist darauf zu achten dass die Filterantwort das Sensor CASSY nicht bersteuert siehe Darstellung Standard Gegebenenfalls ist die Messung mit verringerter Amplitude A oder ver gr ertem Widerstand R zu wiederholen Anmerkung zur Messung des Amplitudengangs Bei Ver nderung der Grundfrequenz f des Chirps im Beispiel ist f 2 5 Hz auch gleichzeitig das Messintervall so ver ndern dass die Messzeit T wieder der Chirpperiode entspricht im Beispiel ist T 400 ms Au erdem ist eine Anpassung des Definitionsbereichs der Amplituden AB Arc und ARLC notwendig Im Beispiel ist sind die Amplitudenverh ltnisse nur dann definiert wenn die Amplitude der FFT im Nenner mindestens 1 5 der Eingangsamplitude A betr gt Die Berechnungszeit der Modelle ist auf 5 s begrenzt Reicht dies bei langsamen Computern nicht aus dann wird die anschlie ende Fourier Analyse nur von der unvollst ndigen L sung berechnet In diesem Fall erh hen Sie bitte die maximale Berechnungszeit der Modelle m CASSY Lab 219 Kennlinie einer Gl hlampe E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Bei einer Gl hlampe verlaufen Spannung und Strom nicht proportional zueinander Ihr Widerstand h ngt stark von der Temperatur ab Da sich eine
472. quelle die anliegende Spannung U gemessen Stellbereich und Messbereich sind dabei w hlbar Die Ausgabe des Funktionsgenerators kann durch nur w hrend einer Messung aktiv single shot auf die eigentliche Messzeit beschr nkt werden Zwischen zwei Messungen ist der Funktionsgenerator dann aus und es ist dann auch keine Bestimmung von Mittelwerten oder Effektivwerten m glich Die ausgegebene Kurvenform Frequenz f in Hz oder kHz Amplitude A in Vp oder Ap Gleichspannungsoffset O in V oder A und Tastverh ltnis in kann in bestimmten Bereichen eingestellt werden Kurvenform Frequenz f Amplitude A Offset O Tastverh ltnis DC 10V 10V 1A 1A Sinus 0 01 Hz 10kKHz 10V 10V 1A 1A 10V 10V IA 1A 0 100 Rechteck 0 01 Hz 10kHz 10V 10V 1A 1A 10V 10V 1A 1A 0 100 Dreieck 0 01 Hz 10kHz 10V 10V 1A 1A 10V 10V IA 1A 0 100 Formel 0 01 Hz 10kHz 10V 10V 1A 1A 10V 10V IA 1IA Rechteck und Dreieck stehen in zwei Varianten zur Verf gung Die symmetrische Kurvenform liegt zwischen A und A Die asymmetrische Kurvenform zwischen 0 und A Negative Amplituden A sind erlaubt und spiegeln das Signal um 0 Das Tastverh ltnis legt das Ver h ltnis zwischen ansteigenden und abfallenden Kurventeilen fest So kann z B leicht aus einem Dreiecksignal 50 ein S gezahnsignal 100 werden Zus tzlich zu den blichen Kurvenformen bietet das Power CASSY auch eine frei programmierbare Kurvenform Dazu muss eine Formel f
473. r Serielle Schnittstelle F r die Messparameter muss diese Funktion doppelt bet tigt werden F6 Stellt den Inhalt der Statuszeile gro dar oder blendet ihn wieder aus Bl Ruft diese Hilfe auf Gibt Auskunft ber die Version der Software und erm glicht die Eingabe des Freischaltcodes Bi Schlie t alle ge ffneten Anzeigeinstrumente oder ffnet sie wieder 12 CASSY Lab m ASCII Export und Import W hlt man im Dateiauswahlfenster als Dateityp txt dann ist bequem der Export und Import von ASCII Dateien m glich Das Datenformat beginnt mit einem Header in dem alle Zeilen wiederum mit einem Schl sselwort beginnen Dadurch werden Messbereiche MIN MAX Skalierungen SCALE Anzahl signifikanter Nachkommastellen DEC und die eigentliche Definition der Messgr en DEF festgelegt Bis auf die DEF Zeile sind alle Zeilen optional Nach dem Header folgt die eigentliche Messwerttabelle Die genaue Syntax ist z B der Datei anzusehen die bei einem Datenexport entsteht Statuszeile In die Statuszeile am unteren Bildschirmrand werden Auswertungsergebnisse eingetragen Diese Ergebnisse lassen sich durch Dr cken von oder F6 auch in einem gr eren Fenster darstellen bzw wieder ausblenden Drag amp Drop Die Auswertungsergebnisse der Statuszeile lassen sich mit der Maus in die Tabelle ziehen Drag amp Drop Auf diese Weise lassen sich Diagramme erstellen die von Auswertungsergebnissen abh ngen m CA
474. r START STOP leuchtet nun kontinuierlich e Ansehen der Messwerte im Datenlogger W hlt man SHOW so kann man sich mit ADJUST alle gespeicherten Messwerte im Display an schauen Der Datenloggerbetrieb ist dabei vor bergehend ausgeschaltet die LED ber START STOP blinkt Durch erneutes Dr cken von SHOW wird die Messung fortgesetzt e Stromsparmodus des CASSY Displays aktivieren Bei l ngeren Messzeiten ist es m glich w hrend der Messung durch Ausschalten der Anzeige des CASSY Displays den Stromsparmodus zu aktivieren Dazu w hlt man auf beiden Anzeigen durch die Taste NEXT das CASSY mit der Nummer 0 Die Anzeigen erl schen und das Sensor CASSY wird abgeschaltet F r jede neue Messung werden die Ger te f r kurze Zeit wieder eingeschaltet Auswertung CASSY Display wird an einen Computer mit CASSY Lab angeschlossen und die Daten ausgelesen Dabei kann das CASSY Display auch ohne Spannungsversorgung zum Computer transportiert werden die Messwerte bleiben dabei erhalten Im Kommentarfeld wird der Start der Messung automatisch eingetragen Das Beispiel zeigt eine Messreihe des Klimas von Hannover in der Zeit vom 15 12 2000 bis zum 23 2 2001 bei halbst ndigem Messintervall Die maximale Anzahl der Messwerte ist abh ngig von der Anzahl der gemessenen Gr en Im vor liegenden Beispiel sind insgesamt etwa 5000 Messwertzeilen m glich Das entspricht einer maximalen Messdauer von etwa 100 Tagen Hinweis Zum st rungsfreien Betrieb
475. r Spannungsverlauf am Kondensator gemessen Als Erg nzung zum vorangegangenen Versuch wird hier der gemessene Spannungsverlauf mit dem Spannungsverlauf Uc t verglichen der sich aus der Energieerhaltung ergibt Die von au en zugef hrte Leistung U I t muss der Summe der Leistungen des Kondensators d 1 2 C Uc t dt und des Wider stands R I t entsprechen also U I t U Q t d 1 2 QA t C dt R I t Q t C Q t R Q t und nach Q t umgeformt Q t I t Alt RC U R U ist die extern angelegte Spannung und entspricht der Spannung am Ende des Auf oder Entlade vorgangs Die Konstanten R und C entsprechen dem verwendeten Widerstand und dem Kondensator Die Spannung Uc t am Kondensator ist Q t C Ben tigte Ger te Sensor CASSY 524 010 CASSY Lab 524 200 Rastersteckplatte DIN A4 576 74 STE Kondensatoren 100 uF 578 39 STE Widerstand 100 Q 57732 Experimentierkabel 50 cm blau 500 422 Paar Kabel 25 cm rot und blau 501 44 Paar Kabel 50 cm rot und blau 501 45 PC ab Windows 95 98 NT N 0 Versuchsaufbau siehe Skizze Der Auf und Entladestromkreis wird gem Skizze an die Eing nge A Strom und B Spannung des Sensor CASSYs angeschlossen Das Relais R l dt in Position EIN LED an den Kondensator mit der Spannung aus der Spannungsquelle S auf und entl dt den Kondensator in Position AUS LED aus m CASSY Lab 197 Versuchsdurchf hrung a Entladung 21 Einstellungen laden e
476. r Steckelement 460 21 STE Fotoelement 578 62 Tischklemme einfach 301 07 Angelschnur 10 m 309 43 Satz 12 Lastst cke je 50 g 342 61 Paar Kabel 100 cm rot und blau 501 46 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Hinweis Justierung in einem leicht verdunkelten Raum durchf hren He Ne Laser entsprechend Skizze mittels eines Optikreiters auf der Optischen Bank befestigen Fotoelement in ca 1 90 m vom Laser entfernt mit Hilfe des Verschiebereiters und des Halters f r Steckelement aufstellen Das Fotoelement sollte in der Mitte des Verschiebereiters stehen Foto element mit zwei dunklen Papierstreifen so abkleben dass ein kleiner Eintrittsspalt mit der Breite von ca 1 mm entsteht Laser auf das Fotoelement ausrichten und einschalten Die H he des Lasers so justieren dass der Laserstrahl die Mitte der Fotozelle trifft Kugellinse der Brennweite f 5 mm in ca 1 cm Abstand vor den Laser stellen Der Laserstrahl soll das Fotoelement gut ausleuchten Sammellinse der Brennweite f 50 mm in ca 55 mm Abstand vor der Kugellinse positionieren und auf der Optischen Bank in Richtung Kugellinse verschieben bis der Laserstrahl auf dem Fotoelement scharf abgebildet wird Sammellinse auf der Optischen Bank dann noch ein wenig in Richtung der Kugellinse verschieben bis sich der Durchmesser des Laserstrahls auf der Fotozelle auf ca 6 mm aufweitet Der Laserstrahl sollte dann entlang der optischen Achse ein kreisrundes Profil von kons
477. r Temperatur B11 ber die Temperatur Box Buchse T1 am Eingang B des Sensor CASSYs anschlie en Experimentierhinweis Bei der Durchf hrung des Versuches mit dem elektrischen W rme quivalent muss w hrend einge schalteter Spannung das Wasser ger hrt werden damit eine gleichm ige Erw rmung stattfindet Dazu den R hrer w hrend der Messung langsam auf und ab bewegen Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Inden Einstellungen la als Messgr e Spannung Ua1 w hlen e Kleinspannungs Stelltrafo S einschalten und die Spannung UA1 auf ca 9 V Kalorimeter bzw ca 4 V elektrisches W rme quivalent einstellen e Genauen Messwert UA1 ablesen und in den Einstellungen U als Parameter eintragen e Kleinspannungs Stelltrafo S wieder ausschalten und in den Einstellungen UA1 als Messgr e wieder Strom Ia und als Messbereich 0 2 1 A w hlen e Messung mit F9 starten e Nach Erreichen einer konstanten Anfangstemperatur 9B11 Kleinspannungs Stelltrafo S einschalten und bei gew nschter Endtemperatur B11 wieder ausschalten e Messung nach Erreichen einer konstanten Endtemperatur mit F9 stoppen Auswertung Bereits w hrend der Messung wird die Temperatur B11 und der Strom la1 als Funktion der Zeit grafisch dargestellt Im vorbereiteten Diagram Auswertung wird die thermische Energie Eth C gt B11 1 gegen die elektrische Energie Eel U l At aufgetragen Die W rmekapazit t C h ngt vom verwen deten Kalorimete
478. r ab und muss gem folgender Tabelle in den Einstellungen C eingetragen werden Kalorimeter W rmekapazit t C J K Kupfer 388 02 264 4 2 f r 1 g Wasserf llung in der Bohrung Aluminium 388 03 188 4 2 f r 1 g Wasserf llung in der Bohrung Aluminium gro 388 04 384 4 2 f r 1 g Wasserf llung in der Bohrung Elekt W rme quivalent 384 20 mit Dewargef 386 48 mH20 g 24 4 2 mit Masse des Wassers in g und Wasserwert mD 24 g des Dewargef es Durch Anpassen einer Ursprungsgerade kann die quivalenz zwischen elektrischer Energie Eel und thermischer Energie Eth best tigt werden Die Steigung der Ursprungsgeraden liegt gew hnlich etwas unterhalb vom erwarteten Wert von 1 was auf W rmeverluste durch W rmeabstrahlung zur ckgef hrt werden kann Dies wird vor allem bei l ngeren Messzeiten deutlich wo eine signifikante Abweichung der Messdaten von der Ursprungsgeraden zu beobachten ist Tipp Alternativ kann die Messung auch manuell ausgewertet werden Dazu den Mittelwert der Anfangs temperatur 1 und Endtemperatur 92 bestimmen mit rechter Maustaste Mittelwert einzeichnen w hlen und die thermische Energie Eth C 02 1 berechnen Mit Differenz messen Alt D die Zeit der elektrischen Energiezufuhr bestimmen Damit Eel U At berechnen und mit Eth vergleichen m CASSY Lab 167 pV Diagramm eines Hei luftmotors m El C FA ger ri fex STi NE 1 pgpggg
479. r die Bestimmung der Zeitkonstanten t RC k nnen die Darstellungen Spannung und Strom mit der Maus ausw hlen logarithmiert werden Dazu kann die y Achse mit der rechten Maustaste ange klickt und umgerechnet werden Zur besseren Darstellung sollten beim Logarithmieren die Minima manuell vorgegeben werden z B 1 bei log U bzw 3 bei log I Die sich ergebene Steigung A einer Geradenanpassung ist in beiden F llen A 0 4343 RC Die Zeitkonstante ergibt sich alternativ direkt aus einer Exponentialanpassung oder einer freien An passung der Funktion A exp x B oder A 1 exp x B mit geeigneten Startwerten f r die Ladespan nung A und die Zeitkonstante B RC q Die Zeitkonstante in s entspricht f r R 1 GQ der Kapazit t in nF Man kann die Kapazit ten C aber auch aus der zuf hrten oder abgef hrten Ladung Q ermitteln Die Ladung Q ergibt sich als Integral der I t Diagramme und Q CU U ist Ladespannung Die gespeicherte Energie E CU ist das Integral der P t Diagramme in der Darstellung Leistung Tipp Einen definierten Zeitnullpunkt erreicht man am einfachsten ber die Einstellung eines Triggers Am besten eignet sich dazu die Spannung UA1 bei Aufladung z B 0 5 V steigende Flanke bei Entladung z B 0 5 V fallende Flanke Bei eingeschaltetem Trigger kann zur besseren bersichtlichkeit der Schaltung anstatt des Relais auch ein externen Umschalter verwendet werden 200 CASSY Lab m Ged mpfter Schwingkreis
480. r gr ndlich gereinigt werden Als Alternative kann ber Einstellungen Leitf higkeit Aufruf durch rechten Mausklick auf Anzeige durch Korrigieren der Offset so angepasst werden dass der Anfangswert Null ist e Messzelle kalibrieren Dazu in den Einstellungen Leitf higkeit Aufruf durch rechten Mausklick auf Anzeige Korrigieren w hlen den aufgedruckten Faktor eingeben und Faktor korrigieren w hlen e Mit der Messpipette 0 8 ml der terti ren Butylchloridl sung c 0 1 mol l abmessen e Im Programm durch Anklicken der Uhr auf der Symbolleiste oder Dr cken von F9 die Messwert aufnahme starten e Die abgemessene Menge terti res Butylchlorid z gig zur L sung in das Becherglas geben Den Zeitpunkt der Zugabe durch eine senkrechte Linie Alt S markieren e Die Messung nach ca 8 min durch erneutes Anklicken des Uhrensymbols oder F9 beenden wenn sich die Leitf higkeit kaum noch ver ndert Wenn n tig kann der Messbereich in den Einstellungen CaA1 vergr ert werden Auswertung F r die Auswertung sind vier M glichkeiten bereits vorbereitet Darstellung der Konzentrationsver nderung Dazu die Darstellung Konzentration anklicken Die Ver nderung der Konzentration c an terti rem Butylchlorid kann nun verfolgt werden Die Berechnung der Konzentration in mmol l erfolgt aus der eingesetzten Menge 0 8 mI 0 1 molare L sung der aktuellen Leitf higkeit CA1 und der Endleitf higkeit hier 198 9 uS cm dieser Wert kann entsprechen
481. r korrekten Anzeige verdreht e Heizung mittels Schalter an der Netzspule einschalten Beim ersten Start ist es sinnvoll ca 1 Minute zu warten bevor man den Motor anwirft damit das Gas f r einen leichten Anlauf hei genug wird Bei weiteren Versuchen kann man den Motor starten wenn die Heizwendel zu gl hen beginnt e Messung mit F9 starten Es werden die voreingestellte Anzahl Messpunkte automatisch gemessen und dargestellt die Messung ist auf wenige Uml ufe eingestellt damit das folgende Integrieren einfacher wird Auswertung Volumenbestimmung bereits im Beispiel durchgef hrt Der Innendurchmesser des Arbeitszylinders betr gt 60 mm womit sich eine Kolbenfl che von 28 3 cm ergibt Zusammen mit dem Weg sA1 ergibt sich die Formel f r das Volumen mit dem dazugeh rigen Messinstrument Die Arbeit pro Umlauf ergibt sich aus der eingeschlossenen Fl che Man erh lt sie folgenderma en Integral berechnen Peakfl che im Auswertungsmen rechte Maustaste im Diagramm w hlen und einen Umlauf markieren Anfangspunkt anklicken und Umlauf bei gedr ckter Maustaste abfahren Die Messpunkte die zur Integration beitragen werden farblich anders dargestellt Es ist in der Regel nicht zu erreichen dass alle Messpunkte eines Umlaufs erfasst werden es ist aber auch f r die Berechnung der Fl che unerheblich wenn ein oder zwei Punkte durch eine Gerade substituiert werden Nach dem Loslassen der Maustaste wird die Fl che ausgef llt und der
482. r l sst sich durch Anklicken einer der Darstellungsseiten D die Darstellung der Tabelle und des Diagrams umschalten wenn unterschiedliche Darstellungsarten definiert wurden hier Stan dard und Kennlinie Tabelle und Diagramm k nnen gegeneinander durch Verschieben der Trennlinie mit der Maus vergr ert oder verkleinert werden An vielen Stellen haben beide Maustasten links und rechts eine entscheidende Funktion Bedienelement D CASSY Anordnung D Kanal Button Anzeigeinstrument D Name der Darstellung G Tabelle Diagramm D Skala Achsensymbole Trennlinie Linke Maustaste Anschalten und ndern eines Kanals ffnen und Schlie en des Anzeigein struments Drag amp Drop nach D und bis Verschieben der Trennlinie Analog zu Digitalanzeige Drag amp Drop der Werte nach Umschalten in eine andere definierte Darstellung Editieren von Messwerten Drag amp Drop der Werte innerhalb der Tabelle oder der Kan le nach Markieren von Auswertungsbereichen Verschieben der Skala Umschalten der y Skala Drag amp Drop nach Verschieben der Trennlinie Tabelle zu Diagramm Rechte Maustaste Anschalten und ndern eines Kanals Einstellungen des Kanals Einstellungen des Kanals Darstellung der Tabelle z B Schriftgr e L schen von Zeilen und Messreihen Einstellungen und Auswertungen im Diagramm Minimum Maximum und Um rechnung der Skala festlegen Einstellungen des K
483. raturen stark exothermer Reaktionen z B Entz ndung von Schwarzpulver e die Erstellung von Zustandsdiagrammen von Gemischen z B Zinn und Blei Eine genauere Regelung f r einen konstanten Temperaturanstieg wird durch die Verwendung eines zum Brenner passenden Leistungsstellger ts Katalog Nr 667 823 erm glicht 370 CASSY Lab m Herstellung einer K ltemischung auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Mischt man Eis mit einem Salz so l st sich das Salz unter Schmelzen eines Teils des Eises in dem dabei gebildeten Wasser Die zum Schmelzen und L sen ben tigte Energie wird der Umgebung ent zogen so dass sich die gesamte Mischung abk hlt Je nach Art des Salzes werden Temperaturen von bis zu 60 C erreicht Auch in Wasser l sliche Fl ssigkeiten z B Ethanol k nnen hnliche Effekte bewirken Das Schmelzen von Eis bei Zugabe eines Salzes beruht auf der Gefrierpunktserniedrigung einer L sung gegen ber dem reinen L sungsmittel Dadurch wird das Wasser Eis Gleichgewicht zum fl ssigen Zustand verschoben und der Umgebung wird W rme entzogen bis sich das Gleichgewicht bei einer tieferen Temperatur wieder neu eingestellt hat Im Versuch wird eine einfache K ltemischung aus Kochsalz und Eis in einem Dewar Gef hergestellt Auch mit dieser kosteng nstigen Mischung lassen sich Temperaturen von unter 20 C erreichen Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010
484. raturf hlers an Eingang T1 Die gemessene Temperatur der L sung wird auto matisch zur Kompensation der ermittelten Spannung an der pH Elektrode verwendet 334 CASSY Lab m Alternativ zur Chemie Box wird die pH Box mit der pH Einstabmesskette in den Eingang A des Sen sor CASSY eingesteckt An den Eingang B schlie t man die Timer Box mit der ber das 6 polige Kabel mit dem Anschluss E verbundenen Lichtschranke an Aus dem vorhandenen Stativmaterial sowie Magnetr hrer Becherglas und B rette wird eine Titrie rapparatur aufgebaut In das Becherglas werden knapp 100 ml destilliertes Wasser und mit Hilfe der Pipette 10 ml 10 prozentige Phosphors ure c H3PO4 ca 1 1 mol l vorgelegt die B rette wird ber den Trichter bis zur Nullmarkierung mit 1 molarer Kalilauge bef llt Die Einbauh he der pH Elektrode sollte so eingestellt werden dass einerseits das Diaphragma voll st ndig in die Fl ssigkeit eintaucht andererseits die Glasmembran aber nicht vom rotierenden R hr st bchen besch digt werden kann Mit Hilfe der mitgelieferten Stativstange wird die Kombi Lichtschranke so unter dem Auslass der B rette montiert dass austretende Tropfen durch den Schlitz der Lichtschranke in das Becherglas fallen und ein Signal am Sensor der Lichtschranke ausl sen Der Sensor befindet sich ca 1 cm hinter der ffnung der Lichtschranke Das Ausl sen eines Signals wird im Anzeigeinstrument NB1 und durch die rote Leucht diode an der Lichtschra
485. rden alle Ger te aus der Handmessger teserie sowie der dazugeh rende Data Logger unter st tzt Data Logger 666 252 pH Meter 666 221 Conductivity Meter 666 222 Lux Meter 666 223 666 230 O2 Meter 666 224 Photo Meter 666 225 Sound Level Meter 666 231 CO2 CO CH4 Meter 666 232 Optical Power Meter 736 435 Jedes Handmessger t kann aber nur einmal angeschlossen werden Soll ein Handmessger t gleich zeitig mehrmals verwendet werden z B zwei pH Meter so m ssen diese Ger te ber den Data Logger angeschlossen werden Der angegebene Anzeigebereich kann jederzeit ver ndert werden und hat mit dem eigentlichen Messbereich im Handmessger t nichts zu tun Wenn der Messbereich im Ger t umgestellt wird bleibt der Anzeigebereich in der Software erhalten bis er auch dort ver ndert wird Zu jeder Messgr e wird ein Anzeigeinstrument erzeugt welches im Hauptfenster bei den Speed Buttons einsortiert wird Der Data Logger sowie das Sound Level Meter verf gt ber einen Messwertspeicher der ausgelesen werden kann Dazu muss Speicher auslesen bet tigt sowie am Ger t das Senden der Werte initiiert werden Probleml sungen Werden keine Messwerte angezeigt kann dies unterschiedliche Gr nde haben e Serielle Schnittstelle falsch angegeben e Verbindungskabel falsch Verwenden Sie nur das spezielle Computeranschlusskabel 666 251 e Falsches Ger t ausgew hlt berpr fen Sie die Katalognummer des Ger ts mit der
486. rdnung und die relativ genaue Ubereinstimmung mit einer Geraden bis zu einem Reaktionsumsatz von ca 90 in der Auftragung 2 Ordnung weisen auf eine Reaktion zweiter Ordnung hin Die Steigung der Gerade in der Auftragung 2 Ordnung gibt die Ge schwindigkeitskonstante k der Reaktion an Sie steht als Parameter A der Geradengleichung A x B in der Statuszeile und kann von dort mit der Maus ins Diagramm gezogen werden 4 Die Darstellungen Arrhenius Eyring 1 und 2 sind zur Ermittlung der Aktivierungsparameter vor bereitet Genaueres dazu ist im Versuch Alkalische Hydrolyse von Essigs ureethylester Bestimmung der Aktivierungsparameter nachzulesen Theoretischer Hintergrund Die Reaktionsgeschwindigkeit r ist als zeitliche nderung der Konzentration eines der Ausgangsstoffe bzw eines der Produkte definiert sie ist also stets auf einen an der Reaktion beteiligten Stoff zu be ziehen Die Anderung der Konzentration der Edukte geht dabei negativ in die Rechnung ein die der Produkte positiv F r die alkalische Esterhydrolyse ist die Reaktionsgeschwindigkeit bezogen auf die Esterkonzentration genauso gro wie die auf die Hydroxidkonzentration bezogene Reaktionsge schwindigkeit da die beiden Stoffe im Verh ltnis 1 1 reagieren m CASSY Lab 361 aloh dficHzcooAc dt dt Zur Feststellung der Abh ngigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Konzentration der beteiligten Substanzen bestimmt man experimentell nach welchem Geschwindigkeitsgeset
487. reflektierten Laserstrahl blicken berschreitung der Blendungsgrenze vermeiden d h kein Beobachter darf sich geblendet f hlen Versuchsbeschreibung Beugungserscheinungen treten grunds tzlich auf wenn die freie Ausbreitung des Lichtes durch Hin dernisse wie z B Lochblenden oder Spalte ge ndert wird Die dabei zu beobachtende Abweichung von der geradlinigen Ausbreitung des Lichtes bezeichnet man als Beugung Es wird die Spannung eines Fotoelementes in Abh ngigkeit vom Beugungswinkel gemessen Man beobachtet dass mit abnehmender Spaltbreite die Intensit tsverteilung des Beugungsbildes immer mehr in den geometrischen Schattenraum hinein wandert Die aufgezeichneten Messwerte werden mit der Modellrechnung f r die Beugungsintensit t U sin nb A a nb A a 2 verglichen in welche die Spaltbreite b und die Wellenl nge als Parameter eingehen F r kleine Beugungswinkel l sst sich amp einfach aus dem Abstand L zwischen Beugungsobjekt und Fotoelement sowie dem Verschiebeweg s des Fotoelements zu a tan a s L bestimmen 234 CASSY Lab m Ben tigte Ger te DnD 41 1 DR oo oo Sensor CASSY 524 010 CASSY Lab 524 200 uV Box 524 040 Stromquellen Box 524 031 Wegaufnehmer 529 031 He Ne Laser linear polarisiert 471 840 Optische Bank Normalprofil 2 m 460 33 Optikreiter H 90 mm B 60 mm 460 374 Verschiebereiter 460 383 Linse f 5 mm 460 01 Linse f 50 mm 460 02 Verstellbarer Spalt 460 14 Halter f
488. reines L sungsmittel auskristal lisiert und die gel ste Substanz somit in der fl ssigen Phase verbleibt erh ht sich deren Konzentration stetig Aus diesem Grund sinkt der Erstarrungspunkt der L sung weiter ab siehe im Beispiel die Kurve A12 Der gesuchte Gefrierpunkt der urspr nglichen L sung liegt also im Maximum zu Beginn des Erstarrungsvorgangs d Ist der Erstarrungsvorgang beendet k hlen sich beide Substanzen in einem exponentiellen Kur venverlauf rasch auf die Umgebungstemperatur ab Da der reine Eiskristall im Gegensatz zu der ge frorenen L sung keine Phasengrenzen aufweist kann dort die Abk hlung wesentlich schneller erfolgen Zur Auswertung der Messdaten bestimmt man zun chst an Hand der Erstarrungskurve A12 den Ge frierpunkt der Ethylenglykol L sung Dieser zeigt sich als Maximum zu Beginn des Erstarrungsbereichs der Kurve Die Koordinaten dieses schmalen Bereichs k nnen in der Messwerttabelle abgelesen werden dazu zweckm iger Weise das Maximum mit der linken Maustaste anklicken der dazu ge h rige Wert in der Tabelle wird markiert Die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Erstarrungs kurven in diesem Bereich gibt die Gefrierpunktserniedrigung AT der L sung gegen ber reinem Wasser an Da die Messung der Temperaturdifferenz ATA1 mit der Chemie Box in einer h heren Aufl sung erfolgen kann benutzt man diese Kurve zur Bestimmung der Gefrierpunktserniedrigung Dazu bet tigt man zun chst Alt Z und w hlt den f
489. reite verwendet werden z B B 240 um f r b 0 24 mm Hinweis Bei diesem Versuch zur Beugung des Lichtes am Einzelspalt wird die Intensit tsverteilung manuell aufgenommen Eine automatische Messwertaufnahme der Intensit tsverteilung kann mit VideoCom Versuch P5 3 1 6 realisiert werden 236 CASSY Lab m Beugung an Mehrfachspalten auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Blende mit 4 Doppelspalten 469 85 N E Beispiel laden Blende mit 5 Mehrfachspalten 469 86 N 2 b 4 0 20 mm d 0 50 mm b 0 20 mm d 0 25 mm Vorsicht beim Experimentieren mit dem He Ne Laser Der He Ne Laser gen gt den Sicherheitstechnischen Anforderungen f r Lehr Lern und Ausbil dungsmittel Laser DIN 58126 Teil 6 f r Laser Klasse 2 Bei Beachtung der entsprechenden Hinweise in der Gebrauchsanleitung ist das Experimentieren mit dem He Ne Laser ungef hrlich Nicht in den direkten oder reflektierten Laserstrahl blicken berschreitung der Blendungsgrenze vermeiden d h kein Beobachter darf sich geblendet f hlen Versuchsbeschreibung Beugungserscheinungen treten grunds tzlich auf wenn die freie Ausbreitung des Lichtes durch Hin dernisse wie z B Lochblenden oder Spalte ge ndert wird Die dabei zu beobachtende Abweichung von der geradlinigen Ausbreitung des Lichtes bezeichnet man als Beugung Es wird die Spannung eines Fotoelementes in Abh ngigkeit vom Beugungswinkel gemessen Man beobachtet dass mit
490. reits vor dem Detektor gestoppt m CASSY Lab 263 Altersbestimmung an einer Ra 226 Probe auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Sicherheitshinweis Beim Umgang mit radioaktiven Pr paraten sind l nderspezifische Auflagen zu beachten in der Bun desrepublik Deutschland z B die Strahlenschutzverordnung StrlSchV Die im Versuch verwandten radioaktiven Stoffe sind nach StrlSchV f r den Unterricht an Schulen bauartzugelassen Da sie ioni sierende Strahlung erzeugen m ssen beim Umgang dennoch folgende Sicherheitsregeln befolgt werden Pr parate vor dem Zugriff Unbefugter sch tzen Vor Benutzung Pr parate auf Unversehrtheit berpr fen Zur Abschirmung Pr parate im Schutzbeh lter aufbewahren Zur Gew hrleistung einer m glichst kurzen Expositionszeit und einer m glichst geringen Ak tivit t Pr parate nur zur Durchf hrung des Experiments aus dem Schutzbeh lter nehmen e Zur Sicherstellung eines m glichst gro en Abstandes Pr parate nur am oberen Ende des Me tallhalters anfassen Versuchsbeschreibung Die relative Aktivit t der Nuklide Ra 226 und Pb 210 in einer Ra 226 Probe wird bestimmt und daraus das Alter der Probe berechnet 264 CASSY Lab m Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 VKA Box 524 058 1 Ra 226 Pr parat 559430 1 Streukammer nach Rutherford 559 56 1 Diskriminator Vorverst rker 559 93 1 Verbindungskabel 6polig 1 5 m 501 16 1 HF Kabel 1m 501 02 1 HF
491. ren Erst wenn ein zweites Stecker netzger t nicht im Lieferumfang enthalten eingesteckt ist hat das Power CASSY auch in solchen Grenzf llen noch ausreichend Leistungsreserven Die Abtastrate von 100 kHz f r den Ausgabekanal begrenzt die ausgegebene Frequenz auf maximal 10 kHz Dabei ist die Signalform mit 10 us aufgel st besteht also aus mindestens 10 Punkten pro Periode jeweils im Abstand von 10 us L sst sich damit die eingestellte Frequenz oder das Tastver h ltnis nicht exakt erreichen dann wird versucht beide Vorgaben ber eine l ngere Zeit gemittelt m glichst genau zu erreichen Wird Power CASSY als Stromquelle betrieben wird die maximale Frequenz zus tzlich durch eine virtuelle Ausgangskapazit t von bis zu 10 uF verringert Bei einer ohmschen Last von R 100 Q ergibt die Ausgangskapazit t eine Zeitkonstante von R C 1 ms und damit eine Grenzfrequenz von etwa 1000 Hz Bei induktiven Lasten liegt die Grenzfrequenz noch deutlich darunter ein Widerstand in Serie mit der Induktivit t kann helfen Bei kapazitiven Lasten liegt die wirksame Kapazit t um bis zu 10 uF h her 2 Siehe auch m CASSY Lab 45 Einstellungen Funktionsgenerator Das Power CASSY ist ein computergesteuerter Leistungsfunktionsgenerator Die Stellgr e des Funktionsgenerators ist wahlweise die Spannung U Spannungsquelle oder der Strom I Stromquelle Beim Betrieb als Spannungsquelle wird gleichzeitig der flie ende Strom I und im Betrieb als Strom
492. rgibt Die Gewichtskraft m g bleibt unber cksichtigt siehe Anmerkung zur Gewichtskraft Die Kon stanten D und m entsprechen der Federkonstanten und der schwingenden Masse Weil auch ein Teil der Feder schwingt ist die schwingende Masse um etwa 20 g 1 3 der Federmasse gr er als die Masse des Pendelk rpers CASSY Lab m 124 Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Laser Bewegungssensor S 524 073 1 Stativstab mit Gewinde 309 00 335 1 Paar Schraubenfedern 352 15 1 Teller f r Schlitzgewichte 500 g 315 452 1 Schlitzgewicht 100 g 315 456 1 Schlitzgewicht 200 g 315 458 1 Stativstange 1m 300 44 1 Stativstange 25 cm 300 41 2 Leybold Muffen 301 01 1 Gro er Stativfu V f rmig 300 01 4 PC ab Windows 95 98 NT Alternative Statt des Laser Bewegungssensors S kann auch der Kraftsensor S 50 N 524 042 zur Wegmessung verwendet werden Aus der gemessenen Kraft FA1 und der Federkonstanten D kann dann durch eine Formel die Auslenkung sA1 FA1 D berechnet werden Versuchsaufbau siehe Skizze Das Federpendel mit der gro en Feder 3 5 mm aufbauen Zur Wegmessung an der untersten Federwindung ein St ck retroreflektierende Folie so anbringen dass der Laserspot des Bewegungs sensors w hrend der gesamten Schwingung auf die Folie trifft wenn notwendig Folie au erhalb der Feder anbringen Die spezielle Feder erm glicht durch die Umkehrung ihres Schraubensinns in der Mitte eine freie stabile Auf un
493. rigger auch die Messbedingung ausgewertet und eventuell ein akustisches Signal bei Messwertaufnahme abgegeben Die Messbedingung ist eine Formel Ein Formelergebnis ungleich 0 bedeutet AN Messwertaufnahme m glich ein Formelergebnis gleich 0 bedeutet AUS Messwertaufnahme blockiert Der Messvorgang l uft dann solange die Messung gestartet ist und das Ergebnis der Formel AN ist Wird z B die Messung am 21 4 1999 zwischen 13 00 Uhr und 14 00 Uhr erw nscht so kann die Formel lauten date 21 4 1999 and time gt 13 00 and time lt 14 00 Bei einigen Messgr en z B Rate Frequenz Laufzeit Dunkelzeit Weg bei Verwendung der GM Box oder der Timer Box wertet die Software das angegebene Zeitintervall nicht aus In diesem Fall wird die Messung von der Torzeit oder den Messimpulsen selbst gesteuert Manuelle Aufnahme Der Anwender entscheidet ber den exakten Zeitpunkt einer Messwertaufnahme Bei jedem Start z B mit F9 wird genau eine Messwertzeile aufgenommen d h die aktuellen Anzeigewerte der Instrumente in die Tabelle und in das Diagramm bernommen F r eine komplette Messreihe ist daher eine wie derholte manuelle Aufnahme erforderlich Neue Messreihe anh ngen Erm glicht die aufeinanderfolgende Aufnahme mehrerer Messreihen Alle Messreihen werden gleich zeitig in der Tabelle und im Diagramm dargestellt Dabei wird f r die Darstellung einer weiteren Mess reihen jeweils eine andere Farbe verwendet Alternativ k nn
494. rnativ kann auch die beschleunigende Kraft F konstant gehalten und die Masse m variiert werden Dies ergibt m proportional 1 a mit F als Proportionalit tsfaktor Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 BMW Box 524 032 1 Bewegungsaufnehmer 337 631 oder 1 Timer S 524 074 1 Kombi Lichtschranke 337 462 1 Kombi Speichenrad 337 464 1 Luftkissenfahrbahn 337 501 1 Luftversorgung 337 53 1 Leistungsstellger t 667 823 1 Verbindungskabel 6 polig 501 16 1 Paar Kabel 100 cm rot und blau 501 46 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Zun chst wird die Luftkissenfahrbahn in Betrieb genommen und die Versorgungsspannung des Hal temagneten so eingestellt dass der Wagen gerade noch festgehalten wird Der Wagen wird durch kleine Massest cke beschleunigt die am bertragungsfaden h ngen Der bertragungsfaden wird um den Bewegungsaufnehmer gef hrt der ber die obere Buchse der BMW Box am Sensor CASSY angeschlossen ist m CASSY Lab 99 Die kleinen Massest cke werden auch beschleunigt und z hlen deshalb mit zur beschleunigten Masse m Wenn die Masse m konstant gehalten werden soll dann m ssen die Massest cke die gerade nicht am Faden h ngen daf r auf dem Wagen stecken Versuchsdurchf hrung E Einstellungen laden m konstant oder 21 Einstellungen laden F konstant e Maximal fahrbare Wegstrecke sA1 in Messbedingung des Messparameterfensters erscheint mit F5 eingeben aktuell sA1
495. ro e Peaks gelingt nur bei genau gleichen Schwingkreisen Durch Toleranzen der Induktivit ten L und der Kapazit ten C ist das nicht immer genau gegeben 206 CASSY Lab m Erzwungene Schwingungen Resonanz E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Einem elektrischen RLC Serienschwingkreis wird eine Sinusschwingung der Frequenz f mit konstanter Amplitude aufgepr gt Dabei stellt sich nach einer kurzen Einschwingzeit im Schwingkreis ebenfalls eine Schwingung der Frequenz f ein Untersucht wird der Effektivwert des flie enden Stroms I und die Phasenlage des Stroms zur aufge pr gten Spannung in Abh ngigkeit von der Frequenz f und dem ohmschen D mpfungswiderstand R Die Ortskurven veranschaulichen die Addition komplexer Widerst nde Ben tigte Ger te Paar Kabel 50 cm rot und blau 501 45 PC ab Windows 95 98 NT 1 Power CASSY 524 011 1 CASSY Lab 524 200 1 Rastersteckplatte DIN A4 576 74 1 STE Spule 500 Windungen 590 83 1 STE Kondensator 4 7 uF 5 57816 2 STE Widerst nde 1 Q 57719 1 STE Widerstand 5 1 Q 577 21 1 STE Widerstand 10 Q 57720 1 STE Widerstand 20 Q 57723 1 STE Widerstand 47 Q 57728 4 4 Versuchsaufbau siehe Skizze Der Schwingkreis wird entsprechend der Skizze an das Power CASSY angeschlossen Bei Bedarf werden zus tzliche D mpfungswiderst nde in Serie geschaltet Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Messung mit F9 starten Es wird die Frequenz f automat
496. rohr mit regelbarer Luftzufuhr in das durch eine D se Gas einstr men kann Je nach Modell wird die Luftzufuhr durch eine schraubbare Scheibe oder durch andere einstellbare ffnungen geregelt Schlie t man die Luftzufuhr so erh lt man eine gelb bis orange leuchtende Flamme mit Temperaturen bis 600 C ffnet man die Luftzufuhr verbrennt das Gas Luft Gemisch mit einer rauschenden bl u lichen nicht leuchtenden und wesentlich hei eren Flamme Diese l sst sich gut mit einem NiCr Ni Temperaturf hler auf ihre unterschiedlichen von der H he ber der Brennerspitze abh ngigen Temperaturbereiche untersuchen Ben tigte Ger te mit Chemie Box oder NiCr Ni Adapter S 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Chemie Box oder NiCr Ni Adapter S 524 067 3 1 Temperaturf hler NiCr Ni Type K 529 676 1 Gasbrenner z B 666 714 2 Stativf e V f rmig 300 02 2 Stativstangen 47 cm 300 42 1 Doppelskala 340 82 1 Muffenblock 301 25 2 Halteb gel steckbar 314 04 1 Kreuzmuffe 666 543 1 Kleinklemme 666 551 Streichh lzer oder Feuerzeug Ben tigte Ger te alternativ mit Temperatur Box 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Temperatur Box 524 045 1 Temperaturf hler NiCr Ni DIN Buchse 666 193 1 Gasbrenner z B 666 714 2 Stativf e V f rmig 300 02 2 Stativstangen 47 cm 300 42 1 Doppelskala 340 82 1 Muffenblock 301 25 2 Halteb gel steckbar 314 04 1 Kreuzmuffe 666 543 1 Kleinklemme 666 551 Streichh lzer oder Feue
497. rpendels von der Masse Schwingungen eines Federpendels mit Modellbildung Schwingungen eines Federpendels mit Festk rperreibung mit Modellbildung Schwingungen eines Federpendels mit Schmiermittelreibung mit Modellbildung Schwingungen eines Federpendels mit laminarer Fl ssigkeitsreibung mit Modellbildung Schwingungen eines Federpendels mit turbulenter Fl ssigkeitsreibung Luftreibung mit Modellbildung e P15 4 4 Gekoppelte Pendel e P1 7 1 3 Akustische Schwebungen e P1 7 21 Saitenschwingungen e P1 7 3 3 Schallgeschwindigkeit in Luft Schallgeschwindigkeit in Luft mit 2 Mikrofonen e P1 7 3 4 Schallgeschwindigkeit in Gasen e P1 7 35 Schallgeschwindigkeit in Festk rpern e P1 7 7 1 Fourier Analyse von simulierten Signalen e P1 7 7 2 Fourier Analyse von Signalen eines Funktionsgenerators e P1 7 7 4 Tonanalyse Tonsynthese Kalorik e P2 3 3 2 Umwandlung von mechanischer Energie in thermische Energie e P2 3 4 3 Umwandlung von elektrischer Energie in thermische Energie e P2 6 2 4 pV Diagramm eines Hei luftmotors Elektrizit tslehre P3 1 2 3 Coulombsches Gesetz P3 3 3 3 Kraft im magnetischen Feld einer Luftspule P3 3 3 2 Kraft im magnetischen Feld eines Elektromagneten P3 3 3 4 Kraft zwischen stromdurchflossenen Leitern Amperedefinition P3 4 1 1 Spannungssto Faradaysches Induktionsgesetz P3 4 3 1 2 Induktion durch ein ver nderliches Magnetfeld P3 4 5 3 Zeitabh ngige Aufzeichnung von Spannung und Stro
498. rseits aber nicht die Glasmembran vom rotierenden R hrst bchen besch digt werden kann Zur Verdeutlichung des Aquivalenzpunktes k nnen wenige Tropfen Phenolphthaleinl sung als Indikator zugegeben werden Kalibrierung F r genaue Messungen muss beim ersten Mal und sp ter in gr eren Zeitabst nden eine Kalibrierung der pH Elektrode erfolgen Einstellungen laden Chemie Box oder pH Adapter S Einstellungen laden pH Box In Einstellungen pHA1 die Schaltfl che Korrigieren w hlen pH Elektrode mit destilliertem Wasser absp len in die Pufferl sung pH 7 00 eintauchen und kurz bewegen mu m CASSY Lab 325 Als ersten Sollwert 7 00 eintragen und nach Erreichen eines stabilen Messwertes die Schaltfl che Offset korrigieren bet tigen e pH Elektrode mit destilliertem Wasser absp len in die Pufferl sung pH 4 00 eintauchen und kurz bewegen e Als zweiten Sollwert 4 00 eintragen und nach Erreichen eines stabilen Messwertes die Schaltfl che Faktor korrigieren bet tigen e F r sp tere Verwendungen die kalibrierten Einstellungen mit F2 unter einem neuen Namen ab speichern e Sensor CASSY Elektrode und Chemie bzw pH Box markieren so dass sie sp ter am gleichen Eingang wieder verwendet werden k nnen nur dann passt die gespeicherte Kalibrierung e Sind andere Messabst nde als 0 2 ml gew nscht so kann in den Einstellungen V im Feld Formel die Vorgabe ge ndert und z B 0 5 n 0 5 f r Abst nde von 0 5 ml einge
499. rspektrum sind daher neben der Mo Ka und der Mo K Linie auch die Au La und die Au L Linie zu erwarten Mit Hilfe dieser Linien kann die Energiekalibrierung der Spektren durchgef hrt werden 21 Einstellungen laden e Mit F9 Prim rspektrum 0 Position aufnehmen e Anschlie end im Kontextmen des Diagramms rechte Maustaste oder mit Alt E die Energieka librierung ffnen globale Energiekalibrierung w hlen und rechts die Energien der Au Lo Linie 9 72 keV und der Mo Ka Linie 17 48 keV eintragen e Im Kontext Men des Diagramms unter den weiteren Auswertungen Peakschwerpunkt berechnen ausw hlen die Au Lo Linie kleiner Peak links neben der ebenfalls kleinen Au L Linie markieren und das Ergebnis links in die Energiekalibrierung eintragen e Anschlie end den Schwerpunkt der Mo Ka Linie gro er Peak bestimmen und ebenfalls links ein tragen Abschw cherblende entfernen Targethalter mit Targettisch auf Goniometer montieren Plexiglas Streuk rper auflegen und festklemmen Emissionsstrom 1 00 mA bzw den zuvor bei der Absch tzung der Z hlrate ermittelten Emissi onsstrom einstellen und Hochspannung einschalten Targetwinkel auf 20 und Sensorwinkel auf 30 stellen e Mit F9 ein neues Spektrum 30 Position aufnehmen e Anschlie end bei konstantem Targetwinkel weitere Spektren f r die Sensorwinkel 60 90 120 und 150 aufnehmen Auswertung Die Energie der gestreuten Strahlung verkleinert sich mit wachse
500. rsuchsnummer mit angegeben Die Messdaten oder Einstellungen der Beispiele k nnen direkt in CASSY Lab geladen werden Klicken Sie einfach auf die Zeichen in den Beschreibungen Neue Beispiele sind mit einem roten e gekennzeichnet Anorganische Chemie Der Bunsenbrenner C1 3 1 6a pH Messung an Lebensmitteln C1 3 1 6b pH Messung an Reinigungsmitteln C1 3 1 7 Bestimmung des pKa Wertes von Essigs ure C1 3 1 8 Titration von Phosphors ure Analytische Chemie c3 1 1 2 Schmelz und Erstarrungspunkt von Palmitins ure Unterk hlen einer Schmelze von Natriumthiosulfat C3 1 4 5 Molmassenbestimmung durch Gefrierpunktserniedrigung Titration von Salzs ure mit Natronlauge pH und Leitf higkeit C3 3 7 2 Titration von Haushaltsessig Titration von Essigs ure mit Natronlauge pH und Leitf higkeit Automatische Titration von NH3 mit NaH2PO4 Motorb rette Automatische Titration Tropfenz hler C3 4 4 1 Gaschromatographie Trennung von Alkanen aus Feuerzeuggas c3 4 4 2 _Gaschromatographie Trennung von Alkoholen c3 4 4 3 Gaschromatographie Trennung von Luft c3 5 2 1 Aufnahme des Spektrums einer Rohchlorophyll L sung mit dem Spektralphotometer 667 3491 Physikalische Chemie Reaktion von Marmor mit Salzs ure Carbonatbestimmung Harnstoffspaltung durch Urease Reaktion 0 Ordnung C4 3 2 3 Hydrolyse von terti rem Butylchlorid Bestimmung der Reaktionsordnung Reaktion von Marmor mit Salzs ure Bestimmung der Reaktionsordnung C4 3 2
501. rum des Mischpr parates Cs 137 Am 241 Sr 90 aufgenommen und eine Ener giekalibrierung anhand bekannter Linien durchgef hrt 266 CASSY Lab m Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 VKA Box 524 058 1 Mischpr parat a B y 559 84 oder aus 559 83 1 Szintillationsz hler 559 901 1 Detektor Ausgangsstufe 559 912 1 Hochspannungsnetzger t 1 5 kV 521 68 1 Sockel zum Szintillationsz hler 559 891 1 Stativstange 47 cm 300 42 1 Leybold Muffe 301 01 1 Universalklemme 0 80 mm 666 555 4 PC ab Windows 95 98 NT zus tzlich empfohlen 1 Zweikanal Oszilloskop 303 575 211 Versuchsaufbau siehe Skizze Die Ausgangsstufe des Szintillationsz hlers wird mit der VKA Box und dem Hochspannungsnetzger t verbunden Das Pr parat wird mittels Stativmaterial ber dem Szintillationsz hler platziert so dass es sich einige Zentimeter oberhalb des Detektors befindet Zum Schutz des Szintillationsz hlers gegen Umkippen empfiehlt es sich den Sockel 559 891 beim Aufbau zu verwenden der auch eine Aufnahme f r die Stativstange enth lt Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden Hochspannungsnetzger t auf Null stellen und einschalten Messung mit F9 starten Ohne Hochspannung am Szintillationsz hler sollten keine Impulse gez hlt werden Hochspannung langsam erh hen bis bei einer Spannung von 700 900 V das Spektrum die ver f gbaren Kan le ausf llt e Nach jeder nderung der Hochspannung empfiehlt es si
502. rwendung der Stativstange und des kleinen Stativfu es so aufgestellt dass der Dreharm durch die beiden Schenkel der Lichtschranke frei rotieren kann die Unterbrechung des Lichtes sollte nicht mit dem Massest ck erfolgen Das Fliehkraftger t wird am Eingang B die Lichtschranke unter Verwendung des 6 poligen Kabels an die Timer Box auf Eingang A des Sensor CASSYs angeschlossen Das Netzger t wird ber zwei Verbindungsleitungen mit dem Antriebsmotor des Fliehkraftger tes verbunden Die maximale Spannung zum Antrieb des Motors sollte so gew hlt werden dass der Kraftmessbereich von 15 N nicht berschritten wird Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden r konstant oder 21 Einstellungen laden m konstant e Kraftanzeige bei nicht rotierendem Dreharm auf 0 setzen Dazu in Einstellungen Kraft FB1 rechte Maustaste das Fliehkraftger t auf gt 0 amp setzen e Korrekturmasse auf dem kurzen Arm des Ger tes so justieren dass bei einer Messung ohne Zu satzmasse m aber mit Sicherheitsschraube keine Kraft F gemessen wird e Angefangen von kleinen Winkelgeschwindigkeiten manuell mit F9 die gemessene Kraft in der Tabelle abspeichern e Messung mit h heren Winkelgeschwindigkeiten wiederholen e Nach Aufnahme einer Messreihe die Messungen mit anderen Massen m r konstant oder Radien r m konstant wiederholen Dazu in den Messparametern F5 neue Messreihe anh ngen w hlen und wieder mit kleinen Winkelgeschwindigkeiten beginnen
503. rwirksamkeit einiger Materialien f r UV B und UV C Strahlung und ihre Durchl s sigkeit f r UV A Strahlung ist dabei unter dem Gesichtspunkt der Gef hrdung des Menschen durch kurzwellige UV Strahlung besonders beachtenswert So ist die Transmission von UV A Strahlung die f r die Br unung der Haut sorgt bei der mit Son nenschutzfilter bestrichenen Quarzglasscheibe wesentlich h her als die Transmission von gef hrlicher UV B und UV C Strahlung Durch die sich kontinuierlich ausd nnende Ozonschicht erh hte sich in den vergangenen Jahrzehnten die UV B Einstrahlung an der Erdoberfl che Diese wird als Verursacher von Erbgutsch digungen Hautkrebs und Blindheit angesehen Der Wirkstoff Parsol sch tzt durch die UV B und UV C Filterwirkung die Haut und l sst die br unende UV A Strahlung zu einem gro en Anteil durch Da die UV C Strahlung noch wesentlich aggressiver wirkt als UV B Strahlung ist die UV C Filterwirkung vieler Materialien so auch der Atmosph re ein Grund daf r dass Leben auf der Erde berhaupt m glich ist 396 CASSY Lab m Ozonlochsimulation auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet 21 Beispiel laden Sicherheitshinweise Niemals direkt in den UV C Strahl blicken Nur ber hrungsungef hrliche Hochspannungsnetzger te mit Gleichstr men lt 2 mA benutzen Die derzeit g ltigen Vorschriften f r den Umgang mit Chemikalien beachten Dichlormethand mpfe nicht einatmen Versuchsbeschreibung
504. rzeug Versuchsaufbau siehe Skizze Die Chemie Box oder alternativ die Temperatur Box wird an Eingang A des Sensor CASSY ange schlossen und der Temperaturf hler in den Eingang T1 gesteckt Aus dem Stativmaterial werden zwei Stative zusammengebaut An dem einen wird mit dem Muffenblock und den Halteb geln die Doppelskala so angebracht dass ihre Unterkante mit der Spitze des Gas brenners auf einer H he ist An dem anderen Stativ wird der Temperaturf hler an der Kleinklemme genau waagerecht ausgerichtet Die beiden Stative werden so um den Gasbrenner angeordnet dass die Messspitze des Temperatur f hlers auf der Zentimeterskala die H he ber der Brennerspitze anzeigt und sich gleichzeitig die u Berste Spitze des Temperaturf hlers genau ber der Offnung des Brenners befindet Bei der Aufstel lung der Stative ist darauf zu achten dass das Thermoelement ohne Verbrennungsgefahr in der H he verstellt werden kann Versuchsdurchf hrung E Einstellungen laden Chemie Box oder NiCr Ni Adapter S E Einstellungen laden Temperatur Box Hinweis Mit NiCr Ni Temperaturf hlern k nnen Temperaturen bis 1150 C Temperaturf hler zur 294 CASSY Lab m Chemie Box bzw 1100 C Temperaturf hler zur Temperatur Box gemessen werden Diesen Messbereich nicht berschreiten e Gasbrenner mit leuchtender Flamme Luftzufuhr geschlossen anz nden dann Luftzufuhr ffnen bis die rauschende Flamme eingestellt ist e Temperaturf hler
505. rzeugen m ssen beim Umgang dennoch folgende Sicherheitsregeln befolgt werden Pr parate vor dem Zugriff Unbefugter sch tzen Vor Benutzung Pr parate auf Unversehrtheit berpr fen Zur Abschirmung Pr parate im Schutzbeh lter aufbewahren Zur Gew hrleistung einer m glichst kurzen Expositionszeit und einer m glichst geringen Ak tivit t Pr parate nur zur Durchf hrung des Experiments aus dem Schutzbeh lter nehmen e Zur Sicherstellung eines m glichst gro en Abstandes Pr parate nur am oberen Ende des Me tallhalters anfassen Versuchsbeschreibung Die r umliche Koinzidenz der beiden y Quanten einer Elektron Positron Paarvernichtung wird de monstriert Die Impulserhaltung erfordert eine Emission der beiden Quanten unter 180 die anschaulich gezeigt wird Die selektive Messung eines Koinzidenz Spektrums bringt eine Unterdr ckung nicht korrelierter Linien 282 CASSY Lab m Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 2 VKA Box 524 058 1 Satz Radioaktive Pr parate 559 83 2 Szintillationsz hler 559 901 2 Detektor Ausgangsstufen 559 912 2 Hochspannungsnetzger te 1 5 kV 521 68 2 Sockel zum Szintillationsz hler 559 891 1 Stativstange 47 cm 300 42 1 Leybold Muffe 301 01 1 Universalklemme 0 80 mm 666 555 4 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Die Ausgangsstufen der Szintillationsz hler werden mit den VKA Boxen und dem Hochspannungs netzger t den Hochspannungsnetzg
506. s Energie E J kg m s2 1000 mJ m CASSY Lab 115 Zentrifugalkraft Fliehkraft Dreharm auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden einzelne Messung E Beispiel laden r 190 mm m und o variabel E Beispiel laden m 200 g r und o variabel Versuchsbeschreibung Die auf eine rotierende Masse m wirkende Zentrifugalkraft F wird beschrieben durch F m r Winkelgeschwindigkeit r Abstand des Masseschwerpunkts von der Drehachse Dieses Gesetz wird durch Variation der drei Parameter m und r best tigt Die Zentrifugalkraft F kann durch den Kraftsensor S 50 N gemessen werden Da er Kr fte nahezu nur in einer Richtung misst ergibt sich ein sinusf rmiger Kraftverlauf dessen Minima und Maxima der radial gerichteten Zentrifugalkraft entsprechen Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Kraftsensor S 50 N 524 042 1 Fliehkraft Dreharm 347 211 1 Gro er Stativfu V f rmig 300 01 1 Stativstange 10 cm 300 40 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Der Kraftsensor wird horizontal liegend mit der Stativstange m glichst kurz in dem Stativfu befestigt Alle Schrauben fest anziehen Anschlie end wird der Stativfu mit seinen Stellschrauben horizontal ausgerichtet sodass der Fliehkraft Dreharm m glichst wenig pendelt und auch bei geringer Drehfre quenz mit konstanter Geschwindigkeit dreht Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Massest cke im defini
507. s f1 f2 Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Paar Stabpendel 346 03 1 Satz Lastst cke 340 85 2 Halteb gel steckbar 314 04 1 Schraubenfeder 3 N m 352 10 2 STE Tachogeneratoren 579 43 2 Muffenblocks 301 25 1 Stativstange 25 cm d 10 mm 301 26 2 Stativstangen 50 cm d 10 mm 301 27 m CASSY Lab 139 2 Stativf e MF 301 21 2 Paar Kabel 100 cm rot und blau 501 46 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Die Bewegung der Pendel wird auf die Tachogeneratoren bertragen Die Spannung der Tachogene ratoren wird an den Eing ngen A und B des Sensor CASSYs gemessen Zur Variation der Kopplung kann die Kopplungsfeder in unterschiedlichen H hen angebracht werden Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden Messung mit F9 starten und beide Pendel gleichphasig auslenken Messung stoppt nach 30 s Messung mit F9 starten und beide Pendel gegenphasig auslenken Messung stoppt nach 30 s Messung mit F9 starten und nur das erste Pendel ansto en Messung stoppt nach 30 s Auswertung In der Darstellung Eigenschwingungen mit der Maus anklicken werden die beiden Eigenschwin gungen U UA UB U UA UB dargestellt Bei der gleichphasigen Anregung schwingt nur U mit der Frequenz f1 bei der gegenpha sigen nur U mit der Frequenz f2 Erst nach dem alleinigen Ansto en des ersten Pendels schwingt das System mit beiden Eigenfrequenzen und erzeugt damit die typische Schwebung in d
508. s a0 7781 s aus 1 Aus 2 l sst sich nun die Induktivit t L der Spule berechnen wenn die Kapazit t C bekannt ist Im Beispiel folgt L 0 0165 H mit C 1 uF Aus 3 folgt nun der D mpfungswiderstand R 18 6 Q Dies deckt sich gut mit der Spezifikation der verwendeten Spule R 18 Q 202 CASSY Lab m Ged mpfter Schwingkreis mit Modellbildung Alma zug E l IN un Hi ELI ir Zr IT E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Ein elektrischer Schwingkreis wird angeregt und die freie Schwingung als Stromfluss durch den Schwingkreis aufgezeichnet Als Erg nzung zum vorangegangenen Versuch wird hier der gemessene Stromverlauf mit dem Stromverlauf I t verglichen der sich aus der Energieerhaltung ergibt Die Summe der Leistungen des Kondensators d 1 2 C Uc t dt der Spule d 1 2 L I t 2 dt und des Widerstands R I t muss null sein weil w hrend der freien Schwingung keine Energie zugef hrt wird also d 1 2 Q t 2 C dt d 1 2 L I t dt R I t Q t C Q t L Q t Q t R Q t 0 und nach Q t umgeformt Q t It Q t LC R Q t L Die Konstanten R L und C entsprechen dem verwendeten Widerstand der Spule und dem Konden sator Ben tigte Ger te Paar Kabel 50 cm rot und blau 501 45 PC ab Windows 95 98 NT 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Rastersteckplatte DIN A4 576 74 1 STE Spule 1000 Windungen 590 84 1 STE Kondens
509. s Universelle Messinstrument Physik unterst tzt Bei der ersten Verwendung von CASSY oder eines anderen Ger ts fragt CASSY Lab nach der seriellen Schnittstelle COM1 bis COM4 Sie muss angegeben und sollte als Vorgabe abgespei chert werden F r CASSYs am USB Port ab Windows 98 2000 muss keine serielle Schnittstelle an gegeben werden sie werden automatisch gefunden Wenn CASSY verwendet wird wird nach einem Freischaltcode gefragt Freischaltcode Soll CASSY Lab zusammen mit CASSY eingesetzt werden so ist daf r ein 24 stelliger Freischaltcode erforderlich Dieser Freischaltcode ist auf der Rechnung und dem Lieferschein auf einem separaten Blatt unter der Nummer 524 200 zu finden und muss zusammen mit dem dort angegebenen Namen einmal eingegeben werden Danach ist die Software f r CASSY freigeschaltet Bitte beachten Sie unser Copyright Soll dagegen CASSY Lab nur mit anderen seriellen Ger ten mit dem Joule und Wattmeter oder mit dem Universellen Messinstrument Physik verwendet werden ist dazu kein Freischaltcode erforderlich Sollte Ihnen der Freischaltcode fehlen faxen Sie bitte die Rechnung ber CASSY Lab 524 200 an 49 2233 604607 Es wird Ihnen dann sobald wie m glich Ihr Freischaltcode zur ckgefaxt F r eine bergangszeit l sst sich CASSY Lab auch noch ohne Freischaltung mit CASSY verwenden max 20 Nutzungen Auch zuk nftige Versionen die beispielsweise im Internet bereitgestellt werden nutzen diese Frei schaltun
510. s Verh ltnis der m CASSY Lab 215 Amplituden des Ausgangssignals zum Eingangssignal des Filters dargestellt Die schwarze Kurve ist die Messkurve die rote Kurve ist das Ergebnis des Modells 1 Ordnung und die blaue Kurve zeigt das Modell 2 Ordnung Bei der Messung ist darauf zu achten dass die Filterantwort das Sensor CASSY nicht bersteuert siehe Darstellung Standard Gegebenenfalls ist die Messung mit verringerter Amplitude A oder ver gr ertem Widerstand R zu wiederholen Anmerkung zur Messung des Amplitudengangs Bei Ver nderung der Grundfrequenz f des Chirps im Beispiel ist f 2 5 Hz auch gleichzeitig das Messintervall so ver ndern dass die Messzeit T wieder der Chirpperiode entspricht im Beispiel ist T 400 ms Au erdem ist eine Anpassung des Definitionsbereichs der Amplituden AB Arc und ARLC notwendig Im Beispiel ist sind die Amplitudenverh ltnisse nur dann definiert wenn die Amplitude der FFT im Nenner mindestens 1 5 der Eingangsamplitude A betr gt Die Berechnungszeit der Modelle ist auf 5 s begrenzt Reicht dies bei langsamen Computern nicht aus dann wird die anschlie ende Fourier Analyse nur von der unvollst ndigen L sung berechnet In diesem Fall erh hen Sie bitte die maximale Berechnungszeit der Modelle 216 CASSY Lab m Hochpass Filter mit Modellbildung E Be
511. sammensetzung gesteuert werden kann In Abh ngigkeit von der Sondenspannung wird die Einspritzdauer ver ndert 21 Einstellungen laden Periodische Lambdaspannungs nderung aktivieren e Messung mit F9 f r betriebswarmen Motor bei 2000 1 min starten m CASSY Lab 427 Messung f r sehr kalten Motor bzw Volllast wiederholen Die Lambda Regelung arbeitet so dass bei magerem Gemisch die Einspritzdauer steigt was zu einer Anfettung des Gemischs f hrt Bei fettem Gemisch sinkt die Einspritzdauer die Einspritzmenge nimmt ab was eine Abmagerung des Gemischs verursacht Die Regelung arbeitet bei kaltem Motor nicht da eine Anfettung des Kraftstoff Luftgemisches erfolgen muss um Kondensationsverluste an den kalten Bauteilen auszugleichen Das Gemisch kann nicht mit A 1 betrieben werden Bei Volllast wird die Regelung ebenfalls au er Betrieb gesetzt da der Motor mit fettem Gemisch betrieben werden muss um die maximale Motorleistung zu erzielen Leerlaufsteller Der Leerlauf F llungsregler hat bei der Benzineinspritzung die Aufgabe je nach Signal des Steu erger ts einen Bypass Luftkanal um die Drosselklappe herum mehr oder weniger zu ffnen und damit den Leerlauf zu steuern Der prozentuale Zeitanteil innerhalb von 100 ms in dem der Elekt romotor einen Stromimpuls zum ffnen erh lt wird als Tastverh ltnis bezeichnet Es betr gt z B 50 wenn der Motor vom Steuerger t 50 ms 12 V erh lt und dann weitere 50 ms lang 0 V Durch d
512. schen Leitern nimmt R bei stei gender Temperatur zu da die St e der quasi freien Elektronen aus dem Leitungsband mit den A tomr mpfen des Leiters eine immer gr ere Rolle spielen In Halbleitern dagegen nimmt der Wider stand mit steigender Temperatur ab weil immer mehr Elektronen aus dem Valenzband in das Lei tungsband gelangen und zur Leitf higkeit beitragen Im Versuch werden die Widerstandswerte eines Edelmetallwiderstands und eines Halbleiterwider stands in Abh ngigkeit von der Temperatur gemessen F r den Edelmetallwiderstand wird im unter suchten Temperaturbereich in guter N herung der Zusammenhang R Ro 1 0 Ro Widerstand bei 0 C best tigt F r den Halbleiter ergibt die Auswertung eine Abh ngigkeit der Form R e AE 2KT k 1 38 10 23 J K Boltzmann Konstante mit dem Bandabstand AE Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Stromquellen Box 524 031 m CASSY Lab 287 1 Temperatur Box 524 045 1 Temperaturf hler NiCr Ni 666 193 oder 1 NiCr Ni Adapter S 524 0673 1 Temperaturf hler NiCr Ni Type K 529 676 1 Edelmetallwiderstand 586 80 1 Halbleiterwiderstand 586 82 1 Elektrischer Rohrofen 230 V 555 81 1 Sicherheitsanschlussdose 502 061 2 Kabel 100 cm schwarz 500 444 4 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Die Temperatur des F hlers im Rohrofen wird von der Temperatur Box auf Eingang A des Sen sor CASSYs gemessen Dabei die Messspitze so in d
513. se MHAc 60 05g mol multipliziert MHAc 11 CHAc Mhac Division des erhaltenen Wertes durch die Dichte reiner Essigs ure pHac 1050g l ergibt den Volu menanteil reiner Essigs ure im titrierten Haushaltsessig Multiplikation mit 100 den Prozentwert Myac 100 _ Vol yac 11 Phac 326 CASSY Lab m Titration von Essigs ure mit Natronlauge pH und Leitf higkeit SB auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet E Beispiel laden Chemie Box 21 Beispiel laden pH Adapter S und Leitf higkeits Adapter S Gefahrenhinweis S uren und Laugen wirken tzend Schutzbrille aufsetzen und s urefeste Handschuhe anziehen Versuchsbeschreibung Mit der Chemie Box lassen sich mehrere Messungen parallel durchf hren Dies erlaubt die Betrachtung eines Versuchs unter mehreren Gesichtspunkten Bei der Titration von Essigs ure mit Natronlauge k nnen deshalb sowohl aus der pH Messung als auch aus der Leitf higkeit Informationen ber den Verlauf der Reaktion gewonnen werden Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Chemie Box oder pH Leitf higkeits Adapter S 524 067 2 1 1 Leitf higkeitssensor 529 670 1 pH Elektrode mit BNC Stecker 667 4172 m CASSY Lab 327 1 Magnetr hrer 666 845 1 Becherglas 250 ml niedrige Form 664 103 1 Stativstab 450 mm Gewinde M10 666 523 1 Messpipette 10 ml 665 997 1 Pipettierball 666 003 1 B rette 25 ml 665 845 1 B rettentrichter 665 816 1 Einfach B
514. ses konstant ist Daraus folgt dann unmittelbar die Impulserhaltung w hrend des gesamten Sto prozesses Messprinzip Auf einer Fahrbahn l sst sich die Bewegung des Massenschwerpunkts s zweier sto ender Wagen der Massen m1 und m2 einfach durch die Auflagekraft F auf einen Kraftsensor bestimmen Betrachtet man n mlich die Summe der Drehmomente M um den linken Auflagepunkt dann muss da die Fahrbahn in Ruhe ist diese Summe 0 sein also mig si m2gs2 Fd 0 wobei d der Abstand der beiden Auflagepunkte ist Der Massenschwerpunkt s ist nun gegeben durch S m1 s1 m2s2 m1 m2 Damit ergibt sich s g mi m2 F d 0 oder s F d m1 m2 g Es reicht also die Messung der Auflagekraft F aus um eine Aussage ber die Schwerpunktbewegung w hrend eines Sto es zu treffen Ist s t eine Gerade dann bedeutet dies dass sich der Schwerpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit v bewegt also v m1 v1 m2 v2 m1 m2 p m1 m2 konstant und damit der Gesamtimpuls p erhalten ist 104 CASSY Lab m Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Kraftsensor S 50 N 524 042 1 Fahrbahn 337 130 2 Fahrbahnwagen 337 110 1 Paar Zusatzmassen 337 114 1 Sto feder 337 112 4 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Der Kraftsensor S wird anstelle des rechten St nders so unter die Fahrbahn gelegt dass die Fahrbahn weiterhin waagerecht liegt oder falls gew nscht weiterhin ein guter Reib
515. skabel 6 polig Schraubenfeder 3 N m Satz 12 Lastst cke je 50 g Haltemagnet Gro er Stativfu V f rmig Stativstange 25 cm Stativstange 150 cm Leybold Muffen Muffe mit Haken Angelschnur 10 m Paar Kabel 100 cm rot und blau PC ab Windows 95 98 NT 524 010 524 200 524 032 337 631 524 074 337 462 337 464 501 16 352 10 342 61 336 21 300 01 300 41 300 46 301 01 301 08 309 48 501 46 122 CASSY Lab m Versuchsaufbau siehe Skizze e Stativstange im Stativfu einspannen und Muffe mit Haken am oberen Ende der Stativstange be festigen e Feder am Haken einh ngen und ber ein Fadenst ck von ca 45 cm L nge mit gew nschter Anzahl von Massenst cken auslenken e Muffe mit Bewegungsaufnehmer etwa in der Mitte des Fadenst cks befestigen e Fadenst ck so um die Umlenkrolle des Bewegungsaufnehmers f hren dass die Schwingungen des Pendels schlupffrei auf den Bewegungsaufnehmer bertragen werden Die Federachse sollte dabei nicht zu sehr von der Vertikalen abweichen um die D mpfung der Schwingung gering zu halten e Haltemagnet im unteren Umkehrpunkt der Schwingung des Federpendels positionieren e Bewegungsaufnehmer ber die obere Buchse der BMW Box an den Eingang A des Sensor CASSYs anschlie en e Haltemagnet an den Ausgang S des Sensor CASSYs anschlie en Experimentierhinweise Der Haltemagnet sorgt f r einen definierten Start der Schwingung indem er die jeweils angeh ngten Massest cke vor de
516. so drehen dass sie einrasten und der Kalori meterk rper fest sitzt Temperaturf hler so weit wie m glich in die Kalorimeter ffnung einf hren und Verschlussschraube des Kalorimeters anziehen Temperaturf hler mit dem bereits vorbereiteten Stativmaterial ent sprechend Abbildung fixieren 5 kg W gest ck unterhalb den Kalorimeterk rper stellen Das Nylonband ca 4 maximal 6 Mal um das Kalorimeter wickeln und an dem auf dem Boden stehenden W gest ck 5 kg befestigen Das W gest ck soll an der Kurbelseite nach vorne herun terh ngen Kurbel bet tigen und berpr fen ob das 5 kg W gest ck um einige cm angehoben wird und bei weiterem Drehen auf einer konstanten H he gehalten wird Falls es zu weit angehoben wird Win dungszahl des Nylonbandes verringen hebt es nicht vom Boden ab Anzahl der Windungen erh hen Gabellichtschranke zur Messung der Umdrehungen nEA1 Anzahl der Verdunklungen mit Hilfe des Stativfu es entsprechend Abbildung positionieren und ber die Timer Box an den Eingang A des Sensor CASSYs anschlie en Temperaturf hler zur Messung der Temperatur 88B11 ber die Temperatur Box Buchse T1 am Eingang B des Sensor CASSYs anschlie en Versuchsdurchf hrung Einstellungen laden Verdunkelung auf Null stellen dazu in Einstellungen nEA1 0 bet tigen Messung mit F9 starten Kurbel drehen und Temperaturzunahme in Abh ngigkeit von den durchgef hrten Umdrehungen messen Messung bei gew nsc
517. sogenannten Alkalifehler besetzt Glaselektroden zeigen ab pH Werten von ca 12 einen geringeren Wert als den tats chlichen an deshalb kann man davon ausgehen dass in Wirk lichkeit der berpr fte Rohrreiniger sogar noch st rker basisch ist Als Alternative werden heutzutage fast neutrale Bio Rohrreiniger auf Enzymbasis angeboten Der im Beispiel untersuchte Reiniger soll Fette enzymatisch zersetzen dies wird bei fast neutralen Bedin gungen erreicht womit das Abwasser selbstverst ndlich wesentlich weniger belastet wird Das erstellte Diagramm kann ber das Druckersymbol in der oberen Bildschirmleiste ausgedruckt werden Weitere Versuchsm glichkeiten Die Untersuchung des pH Werts kann auf andere Stoffe der Alltagswelt ausgedehnt werden e Mit einer Einstichelektrode mit Kegelmembran k nnten zus tzlich feste Seifenst cke oder Cremes untersucht werden e Auch die Feststellung des pH Werts menschlicher Haut mit einer Elektrode mit Flachmembran vor und nach dem Waschen mit Seifen k nnte zur Beurteilung der Substanzen bez glich ihrer Haut vertr glichkeit interessant sein m CASSY Lab 303 Bestimmung des pKa Wertes von Essigs ure auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet E Beispiel laden Chemie Box oder pH Adapter S 21 Beispiel laden pH Box Gefahrenhinweis S uren und Laugen wirken tzend Schutzbrille aufsetzen und s urefeste Handschuhe anziehen Versuchsbeschreibung Das Ma f r die St
518. spezielle Feder erm glicht durch die Umkehrung ihres Schraubensinns in der Mitte eine freie stabile Auf und Abw rtsschwingung weil keine Drehschwingung angeregt wird Der Pendelk rper sollte sich in der Gleichgewichtslage etwa in der Mitte der abgewinkelten Stativstange befinden W hrend der Schwingung des Pendelk rpers sollte er st ndig an der abgewinkelten Sta tivstange reiben Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Falls die Modellbildung noch nicht erw nscht ist w hrend der Messung auf Darstellung Standard schalten e Wegnullpunkt in Gleichgewichtslage des Pendels definieren gt 0 amp in Einstellungen sA1 eventuell Laser Bewegungssensor S vorher ein paar Minuten warm laufen lassen e Pendelk rper nach unten auslenken e Messung mit F9 starten e Pendelk rper loslassen Die Messung startet automatisch beim ersten Durchqueren der Gleichge wichtslage bei s 0 e Experiment nach Durchf hrung der Auswertung f r andere Reibungskr fte wiederholen und mit der Vorhersage der Modellbildung vergleichen Dazu die abgewinkelte Stativstange etwas weiter vorne oder etwas weiter hinten fest klemmen Modellbildung Im vorliegenden Beispiel wurden die beiden Anfangsbedingungen s t 0 0 und v t 0 vo gew hlt weil im Wegnullpunkt getriggert wurde Anfangsgeschwindigkeit vo Federkonstante D Masse m und Betrag der Reibungskraft Fo k nnen durch Ziehen am Zeiger des entsprechenden Anzeigeinstruments oder durch Linksklick oder
519. sprechenden Anzeigeinstruments oder durch Linksklick oder nach Rechtsklick so ver ndert werden dass das Modell mit der Messung berein stimmt Die Abh ngigkeit der Modell Reibungskraft von der Geschwindigkeit ist in der Darstellung Reibungs kraft zu sehen m CASSY Lab 131 Einh llende Bei kleinen Reibungskr ften proportional zur Wurzel der Geschwindigkeit gilt f r die Funktionsgleichung der Einh llenden vergl Vogel Probleme aus der Physik f t vol wo 1 0 2782 Fo m vol t so 1 0 2782 k t mit ao sqr D m so v0 w0 und k Fo m vo 132 CASSY Lab m Schwingungen eines Federpendels mit laminarer Fl ssigkeitsreibung mit Mo dellbildung auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Sicherheitshinweis Sicherheitshinweise aus der Gebrauchsanweisung des Laser Bewegungssensors S beachten Versuchsbeschreibung Als Erg nzung zum Versuch Schwingungen eines Federpendels wird der schwingende K rper einer zus tzlichen Reibungskraft F durch laminare Fl ssigkeitsreibung Stokes Reibung in Wasser ausge setzt Diese Reibungskraft ist dem Betrag nach proportional zur Geschwindigkeit aber immer gegen die Bewegung gerichtet Sie kann also als F Fo v vo geschrieben werden Anschaulich ist Fo der Betrag der Reibungskraft die bei der Anfangsgeschwindigkeit vo auf das System wirkt Als Modellgleichung ergibt sich damit s a D m s Fo m v vo Die Gewichtskraft m g bleibt unber cksichtigt
520. ss Q Daraus folgt f r schwache Elektrolyte mit kleinem KDiss ein Ansteigen von a bei abnehmender Kon zentration co bis zu 1 f r unendliche Verd nnung Auch schwache Elektrolyte sind bei unendlicher Verd nnung vollst ndig dissoziiert da die Rekombination wegen der unendlichen Abst nde Kation Anion nicht mehr stattfindet F r die Grenzleitf higkeit d h die quivalent Leitf higkeit bei unendlicher Verd nnung o gilt also 1 Da die Aquivalent Leitf higkeit proportional zum Anteil dissoziierter Molek le ist kann der Dis soziationsgrad auch ber a Seq o ermittelt werden F r starke Elektrolyte gilt Kohlrauschs Quadratwurzelgesetz Aeq Ao kyco Hieraus kann Ao grafisch ermittelt werden F r schwache Elektrolyte muss Ao auf dem Umweg ber das Gesetz der unabh ngigen Ionenwanderung bestimmt werden Dieses besagt dass sich entgegen gesetzt geladene lonen bei unendlicher Verd nnung voneinander unabh ngig bewegen F r einwertige Verbindungen lautet es Ago und sind dabei die quivalentleitf higkeiten der einzelnen Kationen bzw Anionensorten bei unendlicher Verd nnung Da diese aber nicht einzeln messbar sind bildet man Summen aus den bekannten Grenzleitf higkeiten starker Elektrolyte So wird f r Essigs ure die Aquivalent Leitf higkeit bei unendlicher Verd nnung folgenderma en berechnet 390 CASSY Lab m Ao HAc Ag HCI Ag NaAc Ay NaC MH
521. ss das Spektrum den Messbereich gut ausf llt e Nacheinander die Absorber Aluminium Eisen Blei in verschiedenen Schichtdicken auf das Plexi glasrohr legen und jeweils ein Spektrum aufnehmen F9 e Die Messungen jeweils f r das Cs 137 und Am 241 Pr parat wiederholen Auswertung In den Spektren werden die Z hlraten unter den jeweiligen Linien bestimmt hierzu wird die Funktion Integral berechnen verwendet Die Z hlraten werden f r die einzelnen Energien und Absorber in Ab h ngigkeit von der Absorberdicke dargestellt Daraus ergibt sich der lineare Schw chungskoeffizient u und die Halbwertsdicke d1 2 I e Typische Werte f r u sind E 60 keV 662 keV 1253 keV Al 0 51 1 cm 0 16 1 cm 0 13 1 cm Fe 7 4 1 cm 0 43 1 cm 0 36 1 cm Pb 0 86 1 cm 0 55 1 cm Hinweis Der Nal TI Einkristall in der Spitze des Szintillationsz hlers ist empfindlich gegen mechanische Be sch digung Vorsicht beim Auflegen der Absorber Es entstehen sonst Risse im Einkristall die aufgrund der Streuung zu verminderter Empfindlichkeit f hren und vor allem die Energieaufl sung verschlechtern m CASSY Lab 271 Identifizierung und Aktivit tsbestimmung von schwach radioaktiven Proben auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Sicherheitshinweis Beim Umgang mit radioaktiven Pr paraten sind l nderspezifische Auflagen zu beachten in der Bun desrepublik Deutschland z B die Strahlenschutzverordnung StrIlSchV Die im Versuch verwand
522. ssignal vorliegt Die Einstellungen f r die weiteren Versuche unver ndert halten e Nach Aufnahme Feldverlaufs Messung mit F9 wieder stoppen Auswertung Mit der freien Anpassung und der Formel f r den Verlauf der elektrischen Feldst rke E A sqr cos 360 B x D 2 1 C 2 sin 360 B x D 2 oder in technischer Notation 2 2 A cos Rei sin ER Ag SWR g mit A g Amplitude der elektrischen Feldst rke Hohlleiterwellenl nge SWR Stehwelligkeit P Phasenverschiebung lassen sich die Wellenl nge Ag B im Hohlleiter sowie die Stehwelligkeit SWR C direkt aus den Mess ergebnissen berechnen m CASSY Lab 443 Die Anfangswerte speziell f r die Wellenl nge Ag B und f r die Stehwelligkeit SWR C m ssen sinnvoll gew hlt sein hier B 45 mm und C 10 weil sonst die freie Anpassung kein Ergebnis oder nicht das beste Ergebnis findet Durch Doppelklick auf eine angepasste Kurve l sst sich diese wieder verwerfen Danach kann die Anpassung mit anderen Anfangswerten wiederholt werden Varianten Aufnahme der Stehwelligkeit bei reduzierter Reflexion Durch Verstellen des D mpfungsgliedes a gt 0 dB wird das SWR verringert Verbesserung der Anpassung durch Gleitschraubentransformator D mpfungsglied auf a 3 dB einstellen Reflektiert werden jetzt nur noch 25 der einfallenden Mikrowellenleistung Der Reflexionsfaktor betr gt r 0 5 und das SWR betr gt 3 Verh ltnisse durch neue Messung verifizieren Koax Dete
523. ssignale im Folgenden aufgenommen werden sollen Weitere Informationen zum Thema finden Sie unter http www philipslogic com products collateral i2c Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Batterieanschluss 738 03 1 Batterie 738 04 oder alternativ Netzteil 738 026 1 Z ndstartschalter 738 10 1 MID 739 705 1 Autoradio 739 711 1 Kurz Teleskop Antenne 739 742 1 Breitband Lautsprecher 739 731 1 PC ab Windows 95 98 NT Ben tigtes Zubeh r 1 Satz 51 Sicherheitsexperimentierkabel 738 9821 5 Satz 10 Sicherheitsverbindungsstecker sw 524 034 1 Satz 10 Sicherheitsverbindungsstecker mit Abgriff 500 592 m CASSY Lab 429 Versuchsaufbau Bauen Sie den Versuch nach Skizze auf Einige Ger te sind optional und f r die Versuchdurchf hrung nicht erforderlich Schlie en Sie das Sensor CASSY an eine serielle RS232 oder USB Schnittstelle des Computers an Verbinden Sie die Messeing nge wie in der Skizze dargestellt mit dem Versuchsaufbau Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Schalten Sie die Anlage zun chst mit dem Batterieanschluss dann mit dem Z ndstartschalter ein e Schalten Sie das Radio durch Dr cken der Lautst rketaste ein e Starten Sie die Messung durch Dr cken von F9 oder l e Schalten Sie nun eine Stationstaste am Radio um um einen Datenfluss zu erzeugen Versuchsauswertung Aus den Diagrammen k nnen folgende Erkenntnisse gewonnen werden e Die Adresse des Displays lautet 1001
524. sspannung relevant ist z B w rde die Formel saw time 10 eine kleine Gl hlampe 5 s lang heller und 5 s lang wieder dunkler werden lassen Einen universelleren Analogausgang bietet das Power CASSY und das Profi CASSY 2 Siehe auch m CASSY Lab 43 Power CASSY Einf hrung Power CASSY USB bzw seriell ist ein kaskadierbares Interface nutzbar als programmierbare Spannungs oder Stromquelle Leistungsfunktionsgenerator mit integrierter Strom oder Spannungs messung zum Anschluss an den USB Port eines Computers ab Windows 98 2000 bzw die serielle Schnitt stelle RS232 an ein weiteres CASSY Modul oder an das CASSY Display galvanisch getrennt bis zu 8 CASSY Module kaskadierbar dadurch Vervielfachung der Ein und Ausg nge mikrocontrollergesteuert mit CASSY Betriebssystem jederzeit bequem ber Software f r Leis tungserweiterungen aktualisierbar variabel aufstellbar als Tisch Pult oder Demoger t auch im CPS TPS Experimentierrahmen Spannungsversorgung 12 V nur Wechselspannung ber Hohlstecker Developer Information f r eigene Softwareentwicklung im Internet verf gbar Sicherheitshinweise a Transport mehrerer kaskadierter CASSY Module nur im Experimentierrahmen oder einzeln die mechanische Stabilit t der Kopplung ohne Experimentierrahmen reicht nur zum Experimentieren und nicht zum Transport aus Zur Spannungsversorgung der CASSY Module m glichst nur mitgeliefertes Steckernetzger t 12 V 1 6 A verwen
525. ssung Totzeit jeo0 fs E Pulsh he 7 Hilfe 0 Restzeit Messzeit 250 my 0 0 s 1s IV Negative Pulse Dies ist die zentrale Steuerstelle einer Messung mit der VKA Box Allgemeine Einstellungen wie die Messzeit werden im linken Teil des Fensters vorgenommen Je nach gew hlten Messmodus Vielkanal Einkanal Koinzidenz k nnen im rechten Teil des Fensters andere Optionen eingestellt werden Vielkanal Messung VKA Die Anzahl der Kan le die Messzeit und die Verst rkung der Box werden im rechten Teil des Fensters eingestellt Das beste Ergebnis wird bei Verst rkungseinstellungen von 1 2 5 oder 10 erreicht oder leicht dar ber Eine rote Schrift bedeutet eine falsche Vorgabe Einkanal Messung Die Anzahl der Kan le wird durch die Anzahl der Messpunkte ersetzt die nacheinander gemessen werden Die Messdauer und die Messzeit pro Punkt beeinflussen sich gegenseitig ber die Anzahl der Mess punkte Die Breite des Messfensters f r jede Einzelmessung kann wahlweise in Prozent des vollen Messbe reiches oder ber den Abstand zweier Messpunkte angegeben werden Die Verst rkung wird wie im Vielkanal Modus eingestellt Koinzidenz Messung Hier werden zwei VKA Boxen auf einem CASSY eingesetzt Eine davon nimmt ein Vielkanal Spektrum auf aber nur wenn gleichzeitig Impulse im Koinzidenz Fenster der anderen Box registriert werden Koinzidenz oder wenn keine Impulse registriert werden Anti Koinzidenz Der prinzipielle Messmod
526. suchsdurchf hrung Mit der geringst konzentrierten L sung 0 01 mol l beginnend in aufsteigender Reihenfolge bis zur 2 molaren L sung folgenden Ablauf einhalten Mit 30 40 ml der L sung Elektrode und Becherglas gut sp len Diesen Teil der L sung in den Abfluss sch tten Restliche L sung in das Becherglas f llen Leitf higkeitssensor so einstellen dass er 2 cm tief in die Fl ssigkeit eintaucht und von allen W nden 1 cm Abstand hat e Ggf in den Einstellungen Leitf higkeit CA den Messbereich ndern Es sollte stets ein m glichst niedriger Messbereich ausgew hlt werden e Nachdem sich ein stabiler Wert eingependelt hat Messwert mit der Taste F9 oder der Schaltfl che 5 aufnehmen e Die zum Messwert geh rende Konzentration in der Tabelle eintragen Dazu klickt man mit der linken Maustaste an die entsprechende Tabellenzelle und gibt den Konzentrationswert ber die Tastatur ein e L sung wegsch tten Auswertung Die ermittelten Werte f r CA1 geben die spezifische Leitf higkeit der L sung an Diese ist keine stoff spezifische Gr e sondern konzentrations und temperaturabh ngig Die in CASSY Lab program mierte Temperaturkompensation f r den Sensor bezieht die Daten automatisch auf die Stan dard Temperatur von 25 C Zur Auswertung der Daten in CASSY Lab sind 4 Diagramme vorbereitet 1 Im ersten Diagramm ist die spezifische Leitf higkeit CA1 gegen die Konzentration co aufgetragen 2 Das zweite Diagram
527. sung wieder mit F9 stoppen Mit der Dosierspritze 2 ml Luft in den Einspritzkopf des GCs injizieren Aufzeichnung des Spannungsverlaufs erneut mit F9 starten und solange fortsetzen bis alle zu erwartenden Peaks erschienen sind und Messung wieder mit F9 stoppen e o o e E Auswertung Durch Zoomen Auswertemen ber rechten Mausklick auf Diagramm kann der entscheidende Kur venausschnitt bildschirmf llend dargestellt werden Zur quantitativen Analyse des Gemisches werden die Peakfl chen durch Integration bestimmt Dann ermittelt man den Fl chenanteil eines Peaks bezogen auf die Gesamtfl che aller Peaks Im Beispiel betr gt die Gesamtfl che aller Peaks 37 85 Vs Der Fl chenanteil der ersten Komponente Sauerstoff ist somit 8 12 Vs 37 85 Vs 21 Die zweite Substanz Stickstoff ist zu 29 73 Vs 37 85 Vs 79 enthalten Durch eine hnliche W rmekapazit t beider Gase er brigt sich die f r eine exakte Kon zentrationsbestimmung sonst erforderliche Kalibrierung mit den Einzelsubstanzen oder nach der Addi tionsmethode Hinweis Der Anstieg der Nulllinie Drift ab dem zweiten Peak ist durch eine Ver nderung der Raum temperatur w hrend der Messung verursacht worden Erweiterung Da mit dieser Anordnung auch die Auftrennung von Kohlenmonoxid und Methan m glich ist lassen sich auch andere Gasgemische wie z B Biogas untersuchen 342 CASSY Lab m Aufnahme des Spektrums einer Rohchlorophyli L sung mit dem Spektral p
528. t deshalb die Messungen z gig durchf hren Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden die Schallimpulse werden bereits erzeugt und die Laufzeiten AtA1 angezeigt Zun chst die effektive Messstrecke seff bestimmen e Universalmikrofon ca 1 cm in das Kunststoffrohr schieben Position sA1 ablesen und in die erste Tabellenzeile eintragen Die Laufzeit Ata mit F9 in die Tabelle eintragen Zur Verbesserung der Messgenauigkeit die Laufzeitmessung mehrmals wiederholen e Universalmikrofon ganz in das Kunststoffrohr schieben Position sA2 ablesen und in der n chsten Tabellenzeile eintragen Die Laufzeit Ata mit F9 in die Tabelle eintragen Zur Verbesserung der Messgenauigkeit die Laufzeitmessung mehrmals wiederholen e Zur Bestimmung der mittleren Laufzeiten t1 und t2 Mittelwert einzeichnen und Schallgeschwindigkeit in Luft bestimmen cLuft As At sA1 SA2 t1 t2 e Effektive Messstrecke seff cLuft t1 bestimmen dazu in den Einstellungen seff rechte Maustaste auf seff die ermittelten Laufzeiten t1 und t2 in der angegebenen Formel sA1 sA2 t1 t2 t1 eintragen Nun kann die Schallgeschwindigkeit in Kohlendioxid Helium und Neon direkt gemessen werden e Universalmikrofon wieder auf die Position sa1 schieben e Gas in die Schlaucholive einlassen dazu sehr vorsichtig Feinregulierventil ffnen bis das Gas h rbar aus der Druckdose str mt e Schallgeschwindigkeit abgelesen und in der vorbereiteten Darstellung Eingabe in die Tabelle
529. t Leitf higkeit Temperatur Temperatur Differenztemperatur Potential Leitf higkeit Temperatur pH Wert Potential Temperatur Differenztemperatur Fliehkraft Transmission Extinktion Konzentration Weg Temperatur Konzentration Temperatur Weg Pegel Ereignisse Frequenz Rate Periodendauer Laufzeit Verdunkelungen Dunkelzeit Weg As 1 cm Winkel As 1 cm Linearer Sto v Drehsto Weg As 1 mm Winkel As 1 mm Drehzahl Z ndwinkel Pegel Frequenz Tastverh ltnis Ausschaltzeit Einschaltzeit Einspritzzeit CASSY Lab integriert integriert integriert 1 Q Shunt integriert integriert integriert integriert integriert pH Sensor 667 4172 Leitf higkeits Sensor 529 670 Leitf higkeits Sensor 529 670 Temperatur Sensor 529 676 2 Temperatur Sensoren 529 676 Leitf higkeits Sensor 529 670 Leitf higkeits Sensor 529 670 pH Sensor 667 4172 Temperatur Sensor 529 676 2 Temperatur Sensoren 529 676 integriert integriert integriert integriert integriert integriert integriert Gabellichtschranke 337 46 dto Speichenrad z B 337 461 oder g Leiter 529 034 jeweils mit Gabellichtschranke 337 46 dto 2 Gabellichtschranken 337 46 dto Kombilichtschranke 337 462 mit Kombispeichenrad 337 464 dto Werkstatt OT Geber 738 989 Induktiver Impulsgeber 738 986 39 externes Mikrofon anschlie bar f r Kr fte bis 1 N f
530. t aus L ngendifferenz Fu Hand und der Zeitdifferenz Reaktionszeit Fu Reaktionszeit Hand zu v I Fu I Hand t Fu t Hand 416 CASSY Lab m Lungenvolumen Spirometrie auch f r Pocket CASSY geeignet 21 Beispiel laden Sicherheitshinweis Spirometer niemals ohne Bakterienfilter verwenden Die ermittelten Werte und Kurven haben keine medizinische Aussagekraft und dienen nicht zur Kon trolle des Gesundheitszustandes des Menschen Die Spirometer Box darf nur in bereinstimmung mit der Gebrauchsanweisung betrieben werden Versuchsbeschreibung Das Spirometer wird zur Bestimmung des Atemvolumens eingesetzt Das Ger t arbeitet nach dem pneumotachographischen Prinzip und misst den Volumenfluss Das Atemvolumen wird dann von CASSY Lab durch Integration ermittelt Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Spirometer Box 524 056 1 Mundst cke zum Spirometer 30 St ck 662 3812 1 Bakterienfilter zum Spirometer 30 St ck 662 3813 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsvorbereitung siehe Skizze Die Spirometer Box wird auf Eingang A des Sensor CASSYs ca 10 min vor der Messung aufgesteckt Aufw rmphase Verwenden Sie bei jeder neuen Versuchsperson eine neues Mundst ck und einen neuen Bakterienfilter und desinfizieren Sie die Siebe regelm ig mit einem Desinfektionsmittel m CASSY Lab 417 Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Nullpunkt des angezeigten V
531. t der Maus anklicken zeigen die Verl ufe der Ausgangsspannung und des flie enden Stroms in Abh ngigkeit von der Frequenz Das RC Filter d mpft die Ausgangsspannung bei hohen Frequenzen pro Oktave Frequenzverdopplung um etwa die H lfte Tiefpass Das RL Filter dagegen d mpft die niedrigen Frequenzen pro Oktave Frequenzhal bierung um etwa die H lfte Hochpass Das RLC Filter d mpft au erhalb der Resonanzfrequenz des LC Parallelschwingkreises entsprechend der einzelnen Filter Im Resonanzbereich hat die Aus gangsspannung aber ein ausgepr gtes Maximum Bandpass Die Resonanzfrequenz in von R un abh ngig Au erdem werden die beiden Wechselstromwiderst nde Z1 nur LC sowie Z R mit LC berechnet und dargestellt Der Widerstand des LC Parallelschwingkreises ist bei seiner Resonanzfrequenz maximal im Idealfall w re er sogar unendlich Der flie ende Strom wird daher minimal und damit auch der Spannungsabfall am Widerstand Deshalb ist die Ausgangsspannung im Resonanzfall maximal Die Darstellung Phase zeigt dann die Phasenverschiebung zwischen aufgepr gter Spannung und flie endem Strom Die beiden letzten Darstellungen zeigen die Ortskurven f r den komplexen Widerstand Z des Filters sowie f r den komplexen Leitwert Y In der Z Darstellung l sst sich sehr sch n die Addition komplexer Widerst nde in der Serienschaltung ablesen Beim Tiefpass gilt Z R 1 ioC und beim Hochpass gilt Z R Hiol Da nur die Frequenz und damit der
532. t sonst auch diese Reflexe und kann die Laufzeit nicht mehr korrekt bestimmen Die dadurch entstehende Vergr erung der Wegl nge durch den Kasten ist kleiner als 1 und damit vernachl ssigbar Laufzeitnullpunkt definieren gt 0 in Einstellungen AtA1 Mit F9 den ersten Messpunkt Luft aufnehmen Wasser in Spiegelkasten einf llen Mit F9 den zweiten Messpunkt Wasser aufnehmen Spiegelkasten entfernen Erneut Laufzeitnullpunkt definieren gt 0 amp in Einstellungen AtA1 Kunstglask rper mittig so in den Strahlengang bringen dass die sichtbaren Laserreflexe der Glas oberfl che gerade nicht mehr zur ck zum Laser reflektiert werden Kunstglask rper etwa um 3 verdrehen e Mit F9 den dritten Messpunkt Kunstglas aufnehmen Auswertung Die beiden Darstellungen Lichtgeschwindigkeit und Brechungsindex zeigen die Messergebnisse als Balkendiagramme Die Lichtgeschwindigkeit nimmt bei optisch dichteren Materialien ab der Bre chungsindex steigt Der Literaturwerte der Brechungsindizes von Wasser und Plexiglas sind n 1 33 und n 1 5 m CASSY Lab 245 Millikan Versuch auch f r Pocket CASSY geeignet 21 Beispiel laden Schwebemethode 21 Beispiel laden Sink Steigmethode Versuchsbeschreibung R A Millikan gelang 1910 mit seiner ber hmten ltr pfchenmethode der Nachweis des quantenhaften Auftretens kleinster Elektrizit tsmengen Er beobachtete geladene Oltr pfchen im senkrechten elekt rischen Feld eines
533. t zwischen O und 7 alkalische L sungen Hydroxidionen berwiegen einen pH Wert zwischen 7 und 14 Die Messung des pH Werts ist eines der wichtigsten Verfahren in der chemischen Analyse Es wird z B zur Kontrolle der Wasserqualit t zur Bestimmung der Konzentration von sauren oder alkalischen L sungen zur berwachung von Herstellungsprozessen z B Lebensmittel K rperpflegemittel Farben und Lacke und zur Feststellung der Luftverschmutzung saurer Regen eingesetzt Bei vielen bio chemischen Vorg ngen z B der Verdauung spielt der pH Wert eine wichtige Rolle Ben tigte Ger te mit Chemie Box oder pH Adapter S 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Chemie Box oder pH Adapter S 524 067 2 1 pH Elektrode mit BNC Stecker 667 4172 1 Temperaturf hler NiCr Ni bei Bedarf 529 676 1 Becherglas 250 ml niedrige Form 664 130 1 Labormesser 667 018 4 PC ab Windows 95 98 NT Ben tigte Ger te alternativ mit pH Box 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 pH Box 524 035 1 pH Einstabmesskette 667 424 1 Becherglas 250 ml niedrige Form 664 130 1 Labormesser 667 018 4 PC ab Windows 95 98 NT Ben tigte Substanzen Leitungswasser Lebensmittel Getr nke z B Mineralwasser mit und ohne Kohlens ure Wasser aus einem verkalkten Boiler Limonade Cola Fruchtsaft 1 Zitrone Kaffee verschiedene Teesorten Essig Speise l Milch Pufferl sung pH 4 00 z B 250 ml 674 4640 Pufferl sung pH 7 00 z B
534. tabgleich mit 0 Offsetabgleich mit gt 0 wegen galvanischer Trennung nicht mehr erforderlich hochempfindlicher Eingang Aufl sung bis 0 5 uV Box LED schaltet zwischen ge gl ttet SMOOTH und ungegl ttet um ist durch Kraftsensor S 1 N ersetzt 38 524 042 524 043 524 044 524 045 524 046 524 0461 524 047 524 0471 524 048 524 0481 524 049 524 050 524 0501 524 051 524 0511 524 052 524 0521 524 054 524 055 524 056 524 057 524 0572 524 058 Kraftsensor S 50 N 30 A Box Temperatur sensor S NTC Tempera tur Box Reaktionstest Box Reaktionstest Adapter S Puls Box Puls Sensor S Hautwider stands Box Hautwider stands Sensor S EKG EMG Box Blutdruck Box Blutdruck Sensor S Lux Box Lux Adapter S Sauerstoff Box Sauer stoff Adapter S Elektrome ter Box Amplifier Box Spirometer Box Klima Box Feuchtef hler S VKA Box Kraft Beschleunigung Strom Temperatur Temperatur Differenztemperatur Reaktionszeit Reaktionszeit Puls Spannung Puls Spannung Hautwiderstand Hautwiderstand 3 EKG Ableitungen EMG Blutdruck Puls Blutdruck Puls Beleuchtungsst rke Beleuchtungsst rke O2 S ttigung O2 Konzentration Temperatur O2 S ttigung O2 Konzentration Temperatur Spannung Spannung Volumenfluss rel Luftfeuchte Temperatur Temperatur Luftdruck Beleuchtungsst rke rel L
535. tand ergibt sich beim vorliegenden Pr parat nur eine zus tzlich Bestrahlung die in der Gr enordnung der Untergrundstrahlung liegt Dazu die Messkurve zoomen damit der Wert abgelesen werden kann 90 CASSY Lab m Versuchsbeispiele Physik Die Versuchsbeispiele helfen Ihnen beim Einsatz von CASSY Lab Gegebenenfalls ist die entspre chende Kennzahl des Hauptkatalogs Physikversuche mit angegeben Die Messdaten oder Einstel lungen der Beispiele k nnen direkt in CASSY Lab geladen werden Klicken Sie einfach auf die Zeichen in den Beschreibungen Neue Beispiele sind mit einem roten e gekennzeichnet Mechanik Gleichf rmige Bewegungen zwischen zwei Lichtschranken Beschleunigte Bewegungen zwischen Haltemagnet und Lichtschranke e P1 3 2 3a Bewegungen mit Speichenrad Newtondefinition e P1 3 3 4 6 Bewegungen auf der Luftkissenfahrbahn Newtonsche Bewegungsgleichung e P1 3 4 1 2ab Impuls und Energieerhaltung Sto Impulserhaltung durch Messung der Schwerpunktbewegung Sto Actio Reactio durch Messung der Beschleunigungen Sto e P1 3 5 3 Freier Fall mit g Leiter Freier Fall mit g Leiter mit Modellbildung e P1 4 1 2 Drehbewegungen Newtonsche Bewegungsgleichung e P1 4 2 1 2 Drehimpuls und Energieerhaltung Drehsto Zentrifugalkraft Fliehkraft Dreharm e P1433 Zentrifugalkraft Fliehkraftger t e P15 21 Harmonische Schwingungen eines Federpendels e P15 2 2 Abh ngigkeit der Schwingungsdauer eines Fede
536. tantem Durchmesser auf weisen Verstellbarer Spalt auf die Optische Bank stellen und so verschieben bis der Abstand L zwischen Fotoelement und Spaltblende 1 50 m betr gt Tischklemme mit Wegaufnehmer entsprechend Skizze am Tisch befestigen Die Messung des Verschiebungsweges sA1 senkrecht zur optischen Achse geschieht ber den Wegaufnehmer an der Stromquellenbox auf Eingang A des Sensor CASSYs Das Fotoelement wird zur Messung der Spannung ber die uV Box an den Eingang B des Sen sor CASSYs angeschlossen Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden Fotoelement auf der dem Wegaufnehmer entgegengesetzten Position 6 0 cm stellen Rad des Wegaufnehmers an den Anschlag drehen so dass die Anzeige des Weges sA1 bei etwa 6 0 cm liegt Sollte sich dabei herausstellen dass die Wegmessung ein falsches Vorzeichen liefern wird dann ist der Anschluss der Stromquellenbox auf dem anderen Arm des Wegaufnehmers zu legen Angelschnur an den Halter f r Steckelemente binden und einmal um das Rad des Wegaufnehmers wickeln und ein Massest ck anh ngen m CASSY Lab 235 Wegnullpunkt kalibrieren dazu Fotoelement in die Mitte des Verschiebereiters stellen Nullpunkt der Skala bzw Lage des Intensit tshauptmaxima e In den Einstellungen sA1 Korrigieren den Sollwert 0 cm eingeben und anschlie end Offset korri gieren w hlen e Fotoelement wieder auf die dem Wegaufnehmer entgegengesetzten Position schieben und dort festhalten e Falls n
537. tarten Nach einer zuf lligen Zeit nach Druck einer beliebigen Taste des Handtasters oder Fu tasters erscheint der Zeiger in der Farbe rot gr n oder gelb Fu taster immer rot Zur Reaktion muss jetzt m glichst schnell der Taster entsprechend der Zeigerfarbe bet tigt werden Die gemessene Reak tionszeit erscheint im Anzeigeinstrument der Tabelle und im Diagramm Gew nschte Anzahl von Reaktionszeiten 10 bis 20 auf gleiche Weise aufnehmen Messreihe mit F9 beenden Weitere Messreihen k nnen mit anderen Probanden oder Reaktionen z B mit Hand auf Fu taster statt Fu auf Fu taster zur Ermittlung der Nervenleitungsgeschwindigkeit mit F9 gestartet werden m CASSY Lab 415 Auswertung Die durchschnittliche Reaktionszeit kann durch die Bildung des Mittelwertes aus der Messkurve be stimmt werden Dazu mit rechter Maustaste auf das Diagramm klicken Mittelwert einzeichnen an klicken und den gew nschten Kurvenbereich markieren Der Wert erscheint in der Statuszeile links unten und kann als Text an eine beliebige Stelle im Diagramm eingetragen werden Zur Ermittlung der Nervenleitungsgeschwindigkeit muss die L ngendifferenz der zuleitenden Nerven bahnen bestimmt werden indem man zun chst von der Wirbels ule in H he des Schultergelenks die L nge bis zur Mitte des Oberarms misst Danach wird vom selben Ausgangspunkt die L nge bis zur Mitte des Oberschenkels gemessen Die mittlere Leitungsgeschwindigkeit v errechnet sich als Quotien
538. te und die Geschwindigkeit der Reaktion wird aus den ermittelten Daten berechnet Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Chemie Box oder Leitf higkeits Adapter S 524 067 1 1 Leitf higkeitssensor 529 670 m CASSY Lab 347 1 Magnetr hrer 666 845 1 Stativstab 450 mm Gewinde M10 666 523 1 Kreuzmuffe 666 543 1 Becherglas 100 ml hohe Form 664 137 1 Becherglas 150 ml hohe Form 602 010 2 W geschiffchen 602 763 1 Messpipette 10 ml 665 997 1 Pipettierball 666 003 1 Messkolben 100 ml 665 793 1 Uhrglas z B 80 mm 664 154 1 Pulvertrichter z B 60 mm 602 681 2 Reagenzgl ser aus 664 043 2 Gummistopfen 14 18 mm 667 253 1 Spatel 666 961 1 Waage Aufl sung 0 01 g 1 PC ab Windows 95 98 NT Ben tigte Chemikalien Ammoniumcarbonat z B 100 g 670 3900 Harnstoff z B 100 g 672 1700 Urease 1 U mg z B 5g 675 2810 Kupfer Il sulfat 5 hydrat z B 100 g 672 9600 destilliertes Wasser Hinweis zu den Chemikalien Bei Raumtemperatur denaturiert Urease innerhalb weniger Stunden Deshalb darf Urease nur wenige Minuten au erhalb des K hlschranks stehen Ammoniumcarbonat reagiert an der Luft langsam zu Ammoniumbicarbonat Dadurch wird die Leitf higkeitsmessung verf lscht Keine alten Vorr te verwenden Herstellung der L sungen 0 96 g Ammoniumcarbonat auf dem Uhrglas abwiegen und ber den Trichter in den 100 ml Messkolben sp len Den Messkolben bis zur Markierung auff llen und Ammoniumcarbo
539. teigt wieder an durch Entnahme des Reagenzglases aus dem Wasserbad und weiteres Klopfen erreicht werden Messung nach vollst ndiger Kristallisation des Natriumthiosulfats mit F9 oder der Schaltfl che 5 beenden m CASSY Lab 315 Auswertung Es sind mehrere Bereiche in der Kurve zu unterscheiden a Erw rmung der festen Substanz b Schmelzbereich von Natriumthiosulfat 5 hydrat Da die Erw rmung schneller als die Einstellung der thermodynamischen Gleichgewichts erfolgt ist nur ein Schmelzbereich kein genauer Schmelzpunkt feststellbar c Erw rmung der Schmelze d Abk hlen der Schmelze Deutlich ist zu sehen dass der Schmelzbereich unterschritten wird ohne dass sich ein f r einen Phasen bergang typisches Plateau zeigt e Im Minimum der Temperaturkurve setzt die Kristallisation des Natriumthiosulfat 5 hydrat ein Dies bedingt einen Temperaturanstieg bis auf die Kristallisationstemperatur Diese ist bestimmbar indem man im Diagramm die rechte Maustaste bet tigt Mittelwert einzeichnen ausw hlt und den an n hernd waagerechten Kurvenbereich im Temperaturmaximum des Kristallisationsbereichs markiert Die durchschnittliche Kristallisationstemperatur wird in der Statuszeile angegeben und kann mit dem Mauszeiger oder ber Alt T ins Diagramm bertragen werden f Abk hlen der vollst ndig erstarrten Substanz Die verschiedenen Bereiche der Messkurve k nnen zur deutlicheren Abtrennung voneinander durch senkrechte Linien markiert
540. telt werden 21 Einstellungen laden Messung mit F9 starten e Drehzahlbereich von 600 bis 6000 1 min durchlaufen Die Fliehkraftverstellung bewirkt eine Verstellung des Z ndwinkels in Richtung fr h der bis ca 3000 1 min linear zunimmt Bei h heren Drehzahlen wird nicht mehr weiter verstellt da die Flieh kraftverstellung mechanisch begrenzt ist Falls im weiteren die Unterdruckverstellung untersucht werden soll k nnen aus dem Diagramm die entsprechenden Fliehkraftanteile ermittelt werden die von der Unterdruckverstellung subtrahiert werden m ssen 2 Unterdruckverstellung Fr hdose Der Unterdruckversteller verstellt den Z ndzeitpunkt in Abh ngigkeit von der Belastung des Motors Die Unterdruckdose ist mit dem Ansaugrohr oberhalb der Drosselklappe verbunden und verstellt den Z ndzeitpunkt im Teillastbereich durch Verdrehen des Unterbrecherkontaktes gegen die Dreh 426 CASSY Lab m richtung der Verteilerwelle Das f hrt zu einer fr heren Z ndung Man bezeichnet diese Druckdose als Fr hdose Der Anteil der Unterdruckverstellung an der Gesamtverstellung kann ermittelt werden indem zu n chst der reine Fliehkraftanteil bestimmt wird und dieser von dem im Unterdruckversuch gemes senen Wert abgezogen wird 21 Einstellungen laden e Messung mit F9 starten e Bei 1000 1 min Unterdruck von 0 bis 600 hPa 600 mbar erzeugen e F r 2000 und 4000 1 min wiederholen Die Verstellung der Fr hdose bewirkt eine Fr hverstellu
541. ten radioaktiven Stoffe sind nach StrlSchV f r den Unterricht an Schulen bauartzugelassen Da sie ioni sierende Strahlung erzeugen m ssen beim Umgang dennoch folgende Sicherheitsregeln befolgt werden Pr parate vor dem Zugriff Unbefugter sch tzen Vor Benutzung Pr parate auf Unversehrtheit berpr fen Zur Abschirmung Pr parate im Schutzbeh lter aufbewahren Zur Gew hrleistung einer m glichst kurzen Expositionszeit und einer m glichst geringen Ak tivit t Pr parate nur zur Durchf hrung des Experiments aus dem Schutzbeh lter nehmen e Zur Sicherstellung eines m glichst gro en Abstandes Pr parate nur am oberen Ende des Me tallhalters anfassen Versuchsbeschreibung Die Nachweiswahrscheinlichkeit des Szintillationsz hlers wird mittels Kalibrierpr paraten bei ver schiedenen y Energien bestimmt Das y Spektrums einer schwach radioaktiven Probe wird aufge nommen und die radioaktiven Bestandteile in der Probe ermittelt 272 CASSY Lab m Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 VKA Box 524 058 2 Marinelli Becher 559 88 1 Kalibrierpr parat Cs 137 5kBq 559 885 4 Kaliumchlorid 250 g 672 5210 1 Szintillationsz hler 559 901 1 Detektor Ausgangsstufe 559 912 1 Hochspannungsnetzger t 1 5 kV 521 68 1 Szintillationsz hler Abschirmung 559 89 1 Sockel zum Szintillationsz hler 559 891 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Die Ausgangsstufe des Szintillationsz hlers wird mit d
542. ten Temperaturschwelle 2 das Heizelement wieder aus geschaltet Alternativ kann die Temperaturreglung als Pl Regelung realisiert werden Ein PI Regler ermittelt aus dem Messwert x dA1 Temperatur und der F hrungsgr e w Sollwert der Temperatur die Re gelabweichung w x Zusammen mit der Grundlast yo ergibt sich beim PI Regler die Stellgr e y yo KP w x K w x dt Der Proportionalbeiwert KP und Integrierbeiwert K k nnen als Parameter der Regelung so optimiert werden dass sich nach einer St rung z B Anderung der F hrungsgr e w m glichst rasch wieder eine Regelabweichung w x von etwa 0 einstellt Die Grundlast yo kann hier konstant 0 gesetzt werden Verwendet man nur einen P Regler K 0 stellt sich eine bleibende Regelabweichung w x ein die erst beim Einsatz eines I Anteils verschwindet Ben tigte Ger te Paar Kabel 100 cm rot und blau 501 46 PC ab Windows 95 98 NT 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 KTY Box 524 036 1 KTY Sensor 529 036 1 Steckplattensegment 576 71 1 Heizelement 100 Q 2 W 579 38 4 4 228 CASSY Lab m Versuchsaufbau siehe Skizze Die Spannungsquelle S versorgt das Heizelement Die Temperatur des Heizelements wird durch einen KTY Sensor mit der KTY Box auf Steckplatz A des CASSY gemessen Dazu sollten ein paar Tropfen Wasser in das Heizelement eingef llt und der KTY Sensor in das Wasser eingetaucht werden Versuchsdurchf hrung a Zweipunktregelung 21
543. teuerte Spulenz ndanlagen T 3 2 4 3 Kontaktlosgesteuerte Spulenz ndanlage T 3 2 4 4 Elektronische Z ndverstellung Kennfeld T 3 2 4 5 Verteilerlose Spulenz ndanlage DIS Versuchsaufbau siehe Skizze Sie k nnen eine der o g Z ndanlagen benutzen einschlie lich einer Originalz ndanlage in einem PKW Beachten Sie bitte auch die entsprechende Versuchsliteratur f r weitere Versuchsdurchf hrun gen Mit der Kapazitiven Zange k nnen im Falle einer verteilergesteuerten Z ndanlage alle vier Sekun d rimpulse ber die Zuleitung zum Z ndverteiler erfasst werden Bei einer DIS Z ndung l sst sich nur ein Sekund rsignal erfassen Die Prim rseite wird an die Klemme 1 und Masse angeschlossen Achten Sie bitte darauf dass Sie die Masse m glichst nahe an der Klemme 1 anschlie en Hinweis Wenn die Zylinderzuordnung bei verteilergesteuerten Z ndanlagen erkennbar sein soll ben tigen Sie die Triggerzange angeschlossen an der CASSY Auto Box i 524 076 Schlie en Sie diese Zange an das Z ndkabel des ersten Zylinders an Wenn Sie dieses Signal E als Triggersignal benutzen beginnt die Aufzeichnung immer mit Zylinder 1 Versuchsdurchf hrung a Aufnahme des Prim roszillogramms 21 Einstellungen laden e Messung mit F9 starten e Wechseln Sie in die Winkeldarstellung um das Oszillogramm auf den Kurbelwellenwinkel zu beziehen b Aufnahme des Sekund roszillogramms 21 Einstellungen laden e Messung mit F9 starten m CAS
544. tgenenergiedetektor im Sensorarm des Goniometers befestigen e Signalausgang des R ntgenenergiedetektors mittels mitgeliefertem BNC Kabel an die BNC Buchse SIGNAL IN des R ntgenger tes anschlie en e Anschlusskabel soweit nachf hren dass ein vollst ndiger Schwenk des Sensorarmes m glich ist e Taster SENSOR dr cken und den Sensorwinkel mit Dreheinsteller ADJUST von Hand auf 150 stellen dazu das Goniometer ggf weiter nach rechts schieben e Abstand des R ntgenenergiedetektors zur Drehachse so w hlen dass das Detektorgeh use bei diesem Sensorwinkel den R ntgenstrahl gerade nicht verdeckt e Goniometer anschlie end so weit nach links schieben dass das Detektorgeh use den Kreiskolli mator gerade nicht ber hrt ca 8 cm Abstand zwischen Kreiskollimator und Drehachse e Sensor CASSY an Computer anschlie en und VKA Box aufstecken e Ausgang SIGNAL OUT im Anschlussfeld des R ntgenger tes mittels BNC Kabel mit VKA Box verbinden Versuchsvorbereitung 21 Einstellungen laden e Tischnetzger t ans Netz anschlie en nach ca 2 min leuchtet die Leuchtdiode gr n und der R ntgenenergiedetektor ist betriebsbereit F r eine genaue Messung der kleinen Energieverschiebungen muss ber cksichtigt werden dass sich die Kalibrierung des R ntgenenergiedetektors bei hohen Z hlraten geringf gig verschiebt Deshalb ist hier eine Beschr nkung auf Z hlraten bis 200 s sinnvoll 250 CASSY Lab m Absch tzung der Z hlrate in Streuanordnung
545. tigungstemperatur kann mit Alt W durch das Temperaturminimum eine waagerechte Linie gezogen werden Der Temperaturwert wird in der Statuszeile angezeigt und kann mit der Maus oder ber die Tastenkombination Alt T in das Diagramm bertragen werden Falls gew nscht k nnen die Temperaturwerte auch als Balkendiagramm angezeigt werden Dazu bet tigt man im Diagramm die rechte Maustaste und w hlt dann Werteanzeige w hlen und Balken einblenden Das erstellte Diagramm kann ber das Druckersymbol in der oberen Bildschirmleiste ausgedruckt werden 372 CASSY Lab Bestimmung der Schmelzenthalpie von Eis auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet E Beispiel laden Temperatur Box 21 Beispiel laden Temperatursensor S m CASSY Lab 373 Versuchsbeschreibung Bringt man eine bestimmte Menge Eis in das warme Wasser eines Kalorimeters so l sst sich nach Aufl sen des Eises und vollst ndiger Durchmischung eine Mischungstemperatur m bestimmen die von den Massen des Wassers m1 und des Eises m2 und von den jeweiligen Temperaturen v1 und 2 abh ngt Um die Auswertung zu vereinfachen wird das Eis vor der Messung auf 92 0 C gebracht Die schnelle Aufnahme der Messwerte mit CASSY Lab erlaubt dabei die Ermittlung einer Tempera turkurve die zur Berechnung der Schmelzenthalpie von Eis genutzt werden kann Mit dem gleichen einfachen Aufbau sind auch andere kalorimetrische Messungen m glich z B Mischungsversuche oder die Bestimmu
546. timmt werden Dazu mit rechter Maustaste auf das Diagramm klicken Mittelwert einzeichnen an klicken und den gew nschten Kurvenbereich markieren Der Wert erscheint in der Statuszeile links unten und kann als Text an eine beliebige Stelle im Diagramm eingetragen werden m CASSY Lab 405 Hautwiderstand auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet E Beispiel laden Sicherheitshinweis Die ermittelten Werte und Kurven haben keine medizinische Aussagekraft und dienen nicht zur Kon trolle des Gesundheitszustandes des Menschen Die Hautwiderstands Box darf nur in bereinstimmung mit der Gebrauchsanweisung betrieben werden Versuchsbeschreibung Der Hautwiderstand R ver ndert sich in Abh ngigkeit von u eren Faktoren Es kann z B der Einfluss von autogenem Training oder einem schreckhaften Ereignis untersucht werden Dargestellt wird immer der Hautleitwert G 1 R gr ere Werte entsprechen einem kleineren Widerstand Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Hautwiderstands Box oder Hautwiderstands SensorS 524 048 1 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsvorbereitung siehe Skizze Die Hautwiderstands Box wird an Eingang A des Sensor CASSYs aufgesteckt und ihre Elektroden fest an die Unterseite der Fingerkuppen des Zeige und Mittelfingers des Probanden mit den Klettb ndern befestigt Die Hand sollte hierbei ruhig auf einer Unterlage liegen Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Messb
547. timmung des Energieverlustes von a Strahlung in Luft Bestimmung des Energieverlustes von a Strahlung in Aluminium und in Gold Altersbestimmung an einer Ra 226 Probe Nachweis von y Strahlung mit einem Szintillationsz hler Cs 137 Aufnahme und Kalibrierung eines y Spektrums Absorption von y Strahlung Identifizierung und Aktivit tsbestimmung von schwach radioaktiven Proben Aufnahme eines Spektrums mit einem Szintillationsz hler Quantitative Beobachtung des Compton Effekts Aufnahme des komplexen y Spektrums von Ra 226 und seinen Zerfallsprodukten Aufnahme des komplexen y Spektrums eines Gl hstrumpfes Koinzidenz und y y Winkelkorrelation beim Zerfall von Positronen Messungen mit dem Einkanal Analysator Festk rperphysik e P7 2 2 1 2 e P7 3 2 1 Elektrische Leitung in Festk rpern Hysterese von Trafoeisen 92 CASSY Lab m Gleichf rmige Bewegungen zwischen zwei Lichtschranken auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Es werden die Zeiten tgemessen die ein Fahrbahnwagen braucht um verschiedene Wege s zwischen zwei Lichtschranken mit konstanter Geschwindigkeit v zur ckzulegen Dabei wird der Weg s auf einem Ma stab unmittelbar an der Fahrbahn abgelesen und das s t Diagramm der Bewegung gezeichnet Zus tzlich k nnen die Durchschnittsgeschwindigkeiten vm s t berechnet und in einem vm t Diagramm dargestellt werden Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1
548. tion Die Stromst rke hat den Wert 1 A wenn zwischen zwei im Abstand r 1 m parallel angeordneten geradlinigen unend lich lang gedachten und vom gleichen elektrischen Strom durchflossenen Leitern mit gegen Null ge hendem Durchmesser der Betrag der Kraft F pro L nge s F s 2 10 7N m betr gt Man legt also fest const 2 10 7 N A blicherweise wird const mit 10 2 bezeichnet und man erh lt F 0 27 1 s r mit uO 4r 10 7 N A 47 10 7 Vs Am m CASSY Lab 179 Im Experiment wird ein Leiter der L nge s 0 30 m in einem Abstand r von wenigen Millimetern ber einen etwas l ngeren Leiter geh ngt Gemessen wird die Kraft F die f r verschiedene Stromst rken und Abst nde r auf den h ngenden Leiter wirkt Das Ergebnis best tigt die Amperedefinition Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Br cken Box 524 041 mit Kraftsensor und 314 261 Verbindungskabel 6polig 15m 501 16 oder 1 Kraftsensor S 1 N 524 060 1 30 A Box 524 043 1 Leiterschleifenhalter 314 265 1 Leiterschleifen zur elektrodyn Amperedefinition 516 33 1 H henverstellbarer St nder 516 31 1 Hochstrom Netzger t 521 55 1 Kleiner Stativfu V f rmig 300 02 1 Stativstange 47 cm 300 42 1 Leybold Muffe 301 01 2 Experimentierkabel 50 cm blau 501 26 1 Experimentierkabel 100 cm rot 501 30 1 Experimentierkabel 100 cm blau 501 31 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Der Kraftsensor h lt eine
549. tionstempe ratur bet tigt man im Diagramm die rechte Maustaste w hlt Mittelwert einzeichnen und erh lt durch Markierung des Kurvenbereichs zwischen Anfangs und Endtemperatur der Reaktion die Durch schnittstemperatur bei der das Experiment abgelaufen ist Der Mittelwert wird automatisch einge zeichnet und kann links unten in der Statuszeile abgelesen werden Mit Alt T kann man den zugeh rigen Zahlenwert ins Diagramm bertragen 2 Das Diagramm Hydroxidkonzentration zeigt den aus der spezifischen Leitf higkeit berechneten Konzentrationsverlauf der Hydroxidionen Die OH_ Konzentration wird nach folgender Formel be rechnet E Ca K br 8 01 mol l Hier ist CA1 die gemessene Leitf higkeit xo die Leitf higkeit vor Zugabe des Esters x1 die Leitf higkeit am Ende der Reaktion und 0 1 mol l die Konzentration der Natronlauge zu Beginn der Reaktion Zur korrekten Berechnung der Hydroxidionenkonzentration m ssen in den Einstellungen x1 und xo im Feld Formel die jeweiligen Messwerte an Stelle der Vorgaben eingetragen werden 3 Die Darstellungen 1 Ordnung und 2 Ordnung sind zur Ermittlung der Reaktionsordnung vorbe reitet Zur Anpassung einer Geraden an die jeweilige Kurve bet tigt man im Diagramm die rechte Maustaste w hlt Anpassung durchf hren und Ausgleichsgerade und markiert vom Beginn der Reaktion den Kurvenbereich in dem die Anpassung einer Gerade sinnvoll ist Die gro e Abweichung von einer Geraden bei der Auftragung 1 O
550. tkissenfahrbahn Newtonsche Bewegungsgleichung Impuls und Energieerhaltung Sto Impulserhaltung durch Messung der Schwerpunktsbewegung Sto Actio Reactio durch Messung der Beschleunigungen Sto Freier Fall mit g Leiter Freier Fall mit g Leiter mit Modellbildung Drehbewegungen Newtonsche Bewegungsgleichung Drehimpuls und Energieerhaltung Drehsto Zentrifugalkraft Fliehkraft Dreharm Zentrifugalkraft Fliehkraftger t Harmonische Schwingungen eines Federpendels Abh ngigkeit der Schwingungsdauer eines Federpendels von der schwingenden Masse Schwingungen eines Federpendels mit Modellbildung Schwingungen eines Federpendels mit Festk rperreibung mit Modellbildung Schwingungen eines Federpendels mit Schmiermittelreibung mit Modellbildung Schwingungen eines Federpendels mit laminarer Fl ssigkeitsreibung mit Modellbildung Schwingungen eines Federpendels mit turbulenter Fl ssigkeitsreibung Luftreibung Gekoppelte Pendel Akustische Schwebungen Saitenschwingungen Schallgeschwindigkeit in Luft Schallgeschwindigkeit in Luft mit 2 Mikrofonen Schallgeschwindigkeit in Gasen Schallgeschwindigkeit in Festk rpern Fourier Analyse von simulierten Signalen Fourier Analyse von Signalen eines Funktionsgenerators Tonanalyse Tonsynthese Umwandlung von mechanischer Energie in thermische Energie Umwandlung von elektrischer Energie in thermische Energie pV Diagramm eines Hei luftmotors Coulombsches Gesetz Kraft i
551. trom und Spannungsmessung entsprechend Abbildung an den Kleinspan nung Stelltrafo S anschlie en e Heizwicklung des Kalorimeter an den Eingangs A des Sensor CASSYs anschlie en dazu die gro en Bananenstecker zusammenstecken und ein Kabel auf die blaue und eines an die rote U Sicherheitsbuchse legen e Temperaturf hler zur Messung der Temperatur B11 ber die Temperatur Box Buchse T1 am Eingang B des Sensor CASSYs anschlie en 166 CASSY Lab m Versuchsaufbau mit elektrischem W rme quivalent siehe Skizze e Dewargef mit Hilfe des Messzylinders mit ca 200 ml Wasser f llen e Ger t f r elektrisches W rme quivalent in das Dewargef setzen und Deckel mit Hilfe der Federn befestigen e Temperaturf hler mit aufgesetzter Dichtungsscheibe ber den Gummistopfen in das Dewargef eintauchen Temperaturf hler sollte durch die Dichtungsscheibe gehalten werden so dass sich die Spitze des Sensors unterhalb der Heizspirale befindet Die Spitze des Temperaturf hler sollte jedoch den Boden des Dewargef es nicht ber hren e CASSY zur Strom und Spannungsmessung entsprechend Abbildung an den Kleinspan nung Stelltrafo S anschlie en e Heizspiralen in Reihenschaltung an den Eingangs A des Sensor CASSYs anschlie en dazu von jeder Heizspirale ein Kabel an die blaue bzw rote U Sicherheitsbuchse legen und die noch freien Anschl sse der beiden Heizspiralen mit einem schwarzen Kabel verbinden e Temperaturf hler zur Messung de
552. tt abschaltet Diese Parameter k nnen ber eine For meleingabe eingestellt werden Dazu in den Einstellungen Relais Spannungsquelle rechte Maustaste auf S das Formeleingabefeld benutzen Die voreingestellte Bedingung f r Aktivierung lautet amp JA11 lt 120 and t gt 0 and t lt 2 00 00 Dieses bedeutet dass solange die Temperatur 9A11 amp JA11 kleiner als 120 C ist mit der Messung begonnen wurde und die Zeit von 2 h noch nicht berschritten wurde der Heizpilz eingeschaltet bleibt Die Vor gaben k nnen je nach Applikation korrigiert werden Es ist darauf zu achten dass diese Formeleingabe die Sicherheit des Experimentators erh ht Der Relaisausgang R1 steht noch zur Verf gung Er kann z B f r die Vakuumrektifikation CE 4 1 661 332 eingesetzt werden um dort die Steuerung zu verfeinern Kalibrierung F r genaue Messungen sollte das erste Mal und sp ter in gr eren Zeitabst nden eine Kalibrierung der Temperaturf hler erfolgen 21 Einstellungen laden In Einstellungen dA11 Korrigieren w hlen Temperaturf hler dA11 in Eiswasser 0 C eintauchen Als ersten Sollwert 0 eintragen und Offset korrigieren Temperaturf hler in kochendes Wasser 100 C eintauchen Als zweiten Sollwert 100 eintragen und Faktor korrigieren Auch die anderen 7 Temperaturf hler auf diese Weise kalibrieren F r eine sp tere Verwendung kalibrierte Einstellungen mit F2 unter einem neuen Namen abspei chern e Sensor CASSYs Temp
553. ttem Wasser dann mit ca 30 40 ml Kalibrierl sung gesp lt In weitere 50 ml der Kalibrierl sung taucht man wie zur Messung den Leitf higkeitssensor 1 cm Abstand zu den Becherglasw nden einhalten tr gt im Korrek tur Fenster den Sollwert in der zweiten Zeile ein und bet tigt nach Erreichen eines stabilen Mess wertes die Schaltfl che Faktor korrigieren e Die kalibrierten Einstellungen f r sp tere Verwendung unter einem neuen Namen mit F2 abspei chern Den verwendeten Sensor Chemie Box und Sensor CASSY markieren da die Kalibrierung nur f r diese Kombination g ltig ist Versuchsaufbau siehe Skizze Die Kristallisierschale wird bis knapp unterhalb des Rands mit Leitungswasser gef llt und mit dem gr eren R hrst bchen auf den Magnetr hrer gestellt Mit Hilfe der Universalklemme wird das Be cherglas mit dem anderen R hrst bchen an der Stativstange in die Kristallisierschale geh ngt und so positioniert dass es sich m glichst tief eintauchend in der Mitte des Wasserbads ber dem R hr magneten befindet In das Becherglas gibt man mit der Pipette genau 75 ml Natronlauge 0 0075 mol An jeweils einer Kleinklemme wird das Kontaktthermometer ins Wasserbad und der Leitf higkeits sensor in das Becherglas getaucht Dabei ist darauf zu achten dass der Leitf higkeitssensor mindes tens 1 cm Abstand von den Glasw nden und dem R hrst bchen hat Der Heizregler des Magnetr hrers wird maximal auf 80 C eingestellt das an den Mag
554. tware das CASSY S uneingeschr nkt sonst nur max 20 mal Nutzung der Software mit seriellen Messger ten CASSY Lab unterst tzt andere serielle Messger te das Joule und Wattmeter und das Universelle Messinstrument Physik ohne Freischaltcode Handbuch Zu CASSY Lab gibt es ein umfangreiches Handbuch Zur optimalen Nutzung von CASSY Lab ist es unerl sslich sich ausgiebig mit diesem Handbuch zu befassen Dazu gibt es verschiedene M glich keiten e Handbuch von CD ROM laden autorun exe starten e Gedrucktes Handbuch 524 201 bestellen 21 Handbuch aus dem Internet laden im Adobe PDF Format e Hilfe im Programm nutzen textidentisch mit gedrucktem Handbuch kontextbezogen und mit vielen Verweisen und erweiterten Suchm glichkeiten Erste Schritte 21 Einf hrung anzeigen Versuchsbeispiele anzeigen Die mitgelieferten Versuchsbeispiele k nnen auch ohne CASSY gelesen und f r weitere Auswertungen genutzt werden Die bei den Beispielen gew hlten Programmeinstellungen k nnen f r neue Messungen genutzt bzw an diese angepasst werden Support Sollten trotz der umfangreichen Hilfe mit den vielen Versuchsbeispielen noch Fragen bleiben wenden Sie sich bitte an cassy Id didactic de Updates CASSY Lab wird zuk nftig erweitert nicht zuletzt aufgrund von Erfahrungen und R ckmeldungen der Anwender 8 CASSY Lab m Eigene Software f r CASSY S Sie k nnen CASSY S auch selbst programmieren Dazu haben wir im Internet di
555. u siehe Skizze Schaltung gem Skizze f r die Widerstandskombination R1 1KQ R2 470 Q aufbauen und zur Stromst rkemessung UIP Sensor anschlie en Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Falls notwendig Anzeige der Stromst rke in Einstellungen 1 auf gt 0 setzen e Spannung von ca 9 V anlegen e Potentiometer f r einen gew hlten Widerstand Rx z B 330 Q so einstellen dass zwischen den beiden Armen der Br cke kein Strom 1 mehr flie t e Den eingestellten Widerstandswert R3 ablesen in die vorbereitete Tabelle eintragen Der Wider standswert R3 kann bei Verwendung des STE Potentiometer 1 KQ aus der Stellung des Drehknopfes abgesch tzt werden Linksanschlag entspricht ca 1 KQ e Messung f r weitere Widerst nde Rx wiederholen m CASSY Lab 87 Auswertung e Welcher Zusammenhang besteht zwischen den Widerstandsverh ltnissen der beiden Br ckenarme wenn zwischen den beiden Armen kein Strom flie t 1 0 e Wie bestimmt man Rx wenn die Widerst nde R1 R2 und R3 bekannt sind e Welcher Zusammenhang besteht zwischen den Spannungen U1 und U3 bzw U2 und Ux die ber den 4 Widerst nden R1 und R3 bzw R2 und Rx abfallen wenn die Br cke abgeglichen ist 1 0 e Welchen Einfluss hat die angelegte Spannung U auf die Bestimmung des Widerstandes Rx wenn die Br cke abgeglichen ist 1 0 Hinweis Nat rlich k nnte man den Widerstand Rx auch dadurch bestimmen dass man den Spannungsabfall U
556. u O A korrigieren dazu ersten Sollwert auf 0 A setzen und Offset Korrigieren e Leiterschleifenstrom von 0 20 A in 2 A Schritten durchfahren und jeweils Messwerte mit F9 auf nehmen Eine Fehlmessung kann durch Letzte Tabellenzeile l schen rechte Maustaste auf Ta belle wieder aus der Tabelle entfernt werden e Falls nur negative Kr fte gemessen werden Anschl sse am Leiterschleifenhalter vertauschen e Z gig experimentieren da Leiterschleife und Leiterschleifenhalter nur kurzzeitig mit 20 A belastet werden d rfen e Leiterschleifenstrom am Ende wieder auf I 0 A stellen 180 CASSY Lab m e Weitere Messkurven mit anderen Leiterschleifenabst nden r aufnehmen Dazu im Messparame terfenster neue Messreihe anh ngen w hlen Auswertung F r jede Messreihe F I wird eine Parabel angepasst Nach jeder Parabel wird in die Darstellung Am peredefinition mit der Maus anklicken gewechselt Hier wird eine weitere Tabelle gef llt indem zu dem jeweiligen Leiterschleifenabstand r der gerade ermittelte Parameter F l der Parabel aus der Sta tuszeile mit der Maus in die Tabelle gezogen wird Drag amp Drop Der Leiterschleifenabstand r wird direkt ber die Tastatur in die Tabelle eingetragen Bereits w hrend der Tabelleneingabe entsteht das gew nschte Diagramm In dieser Darstellung ergibt sich aus dem Parameter F l r einer Hyperbelanpassung 1 x die Konstante der Amperedefinition zu u0 2n F l2 r s F l r 0 3 m F r das Beispiel
557. u versorgen Sie werden dazu meist mit 12 V ber die Masseleitung angesteuert Die Einspritzmenge h ngt allein von der Einspritzdauer ab da der Offnungsquerschnitt und die Druckdifferenz zwischen Einspritzleitung und Saugrohr konstant gehalten werden Typisch f r Gleichstrom Magnetventile Einspritzventile ist die hohe Induktionsspannung in entgegengesetzter Richtung beim Abschalten 21 Einstellungen laden e Messung mit F9 starten e F r betriebswarmen Motor Drehzahl bei 50 Last von Leerlauf bis ca 5000 1 min steigern e F r verschiedene Lastzust nde 17 33 67 83 wiederholen Da die Motordrehzahl bei konstantem Luftdurchsatz steigt sinkt der absolute Druck hinter der Drosselklappe und die Zylinder k nnen pro Hub weniger Gemisch ansaugen Daher ist auch weniger Kraftstoff erforderlich was durch die k rzere Einspritzdauer erreicht wird Nimmt die Motorleistung unter der Voraussetzung konstanter Drehzahl zu dann ist die Zylinderf llung gr er Dies bedingt eine gr ere Kraftstoffmenge und somit l ngere Einspritzzeiten e Lambdaregelung Betr gt der Restsauerstoffgehalt des Abgases 3 mageres Gemisch entsteht aufgrund der Dif ferenz zum Sauerstoffgehalt der Umgebungsluft eine Spannung von 0 1 V Betr gt der Restsauer stoffgehalt weniger als 3 fettes Gemisch steigt die Sondenspannung im Verh ltnis der erh hten Differenz auf 0 9 V an F r jede Zylinderbank gibt es somit einen Regelkreis mit dem die Ge mischzu
558. ubeh r f r elektrische Zeitmessung 337 466 1 Kombi Lichtschranke 337 462 1 Verbindungskabel 6 polig 501 16 4 PC ab Windows 98 2000 Versuchsaufbau siehe Skizze e Haltemagnet mit Haltemagnetadapter aufsetzen und an den Eingang E des Timer S anschlie en Lichtschranke in 20 cm Abstand vom Anfang der Metallschiene positionieren und mit dem Eingang F verbinden Messwagen mit Haltestift auf die Metallschiene stellen Faden am Wagen befestigen das Tellergewicht anh ngen und ein Schlitzgewicht auflegen Die Schraube am Haltemagnet so einstellen dass der Wagen gerade nicht losf hrt Messwagenwagen gemeinsam mit dem Haltemagnet so verschieben dass die Unterbrecherfahne des Wagens die Lichtschranke gerade nicht unterbricht Nullpunkt m CASSY Lab 73 Versuchsdurchf hrung Einstellungen laden Die Lichtschranke im Abstand s von 10 cm hinter dem festgelegten Nullpunkt positionieren Den Zeiger im Anzeigefenster Weg s mit der Maus auf 10 cm ziehen Zum Start der Messung den Taster am Haltemagnetadapter bet tigen Den Weg s und die Laufzeit Ati mit F9 in die Tabelle bernehmen Abstand s der Lichtschranken in Schritten von 5 cm vergr ern und jeweils Messung wiederholen e gt o gt o oj Auswertung e Durch die Messpunkte im s t Diagramm eine Normalparabel legen Welcher Zusammenhang zwi schen s und At kann abgeleitet werden e Durch die Messpunkte im vm t Diagramm eine Ursprungsgerade legen Welcher Zusammenhang zw
559. ubstanz um n Butan handelt Alternativ k nnen die Kurven von Probe und Referenzsubstanz berlagert werden Dazu beide Kurven hintereinander laden und die Abfrage Soll die neue Messreihe zus tzlich zur vorhandenen Messreihe geladen werden bejahen Hinweis Abweichungen der Retentionszeiten k nnen durch Ver nderung der Raumtemperatur w h rend der Messungen entstehen Erweiterung Variationen Wie am Beispiel des n Butans beschrieben lassen sich mit den entsprechenden Referenzsubstanzen Ethan Propan i Butan auch die anderen Bestandteile des Feuerzeuggases identifizieren Durch die Aufnahme von Chromatogrammen der Gase aus verschiedenen Feuerzeugen l sst sich deren unterschiedliche Zusammensetzung nachweisen 338 CASSY Lab m Gaschromatographie Trennung von Alkoholen auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet 21 Beispiel laden Versuchsbeschreibung In diesem Versuch zur Trennung verschiedener Alkohole wird die vom Detektor gelieferte am Schreiberausgang des Gaschromatographen anliegende Spannung gegen die Zeit gemessen Zur qualitativen Analyse lassen sich die Retentionszeiten der einzelnen Peaks ermitteln Die Bestim mung der Peakfl chen durch Integration erlaubt die quantitative Untersuchung der Probe Bitte beachten Sie auch die Gebrauchsanweisung des verwendeten Gaschromatographen Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Gaschromatograph LD1 665 580 1 Trenns ule mit Por
560. uch die aktuellen Einstellungen von Schriftgr e w hlen Koordinaten anzeigen Linienbreite w hlen Werteanzeige w hlen Skalierung w hlen Raster einblenden EEHEEHE Die angegebenen CASSY Module bezeichnen die erkannten Ger te und die Versionsinformation der CASSY Module Wenn die Versionen der in den CASSY Modulen implementierten Software neuer oder lter als die hier vorliegende Software ist erfolgt eine entsprechende Mitteilung Durch CASSY Module m CASSY Lab 29 aktualisieren berschreibt die hier vorliegende Software die Software die in den CASSY Modulen implementiert ist egal ob neuer oder lter Tipp Wenn die hier vorliegende Software lter ist als die CASSY Module oder die Software aktualisiert werden soll kann vom Internetserver http www Id didactic de die aktuelle Version geladen werden E Update aus dem Internet laden 30 CASSY Lab m Formelschreibweise Variablen einer Formel f time date n t old Die Formel f darf von allen unten aufgef hrten Kan len abh ngen Dazu ist das Symbol des Kanals als Variablenname zu verwenden Z B ist das Ergebnis der Formel UA1 gt 5 gleich 1 wenn die Spannung gr er ist als 5 V und sonst gleich 0 Formel f r darf abh ngen von Messbedingung allen Kan len Formel Eing ngen Konstanten seriellen Messger ten und fr her definierten Formeln Relais Spannungsquelle Eing ngen Konstanten seriellen Messger ten Formeln Analogausgang Eing ngen
561. uchsdurchf hrung p 1 V Hyperbel 1 x b Isochore Versuchsdurchf hrung p T Ausgleichs oder Ursprungsgerade c Isobare Versuchsdurchf hrung T V Ausgleichs oder Ursprungsgerade Anmerkung Die Skalierung in der Darstellung Regression beginnt jeweils mit dem Nullpunkt und ist auf einen gro en Bereich gespreizt Dadurch k nnen markante Verl ufe und Schnittpunkte besser erkannt und erl utert werden m CASSY Lab 379 Leitf higkeitsbestimmung verschiedener L sungen SE auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet 21 Beispiel laden Versuchsbeschreibung Die elektrische Leitf higkeit w ssriger L sungen h ngt von mehreren Parametern ab a Konzentration der L sung b Dissoziationsgrad des Stoffes c Beweglichkeit der lonen und d Gr e der Ladung Aus dem Vergleich gemessener Leitf higkeiten verschiedener L sungen k nnen auf diese Parameter R ckschl sse gezogen werden Die ermittelten Werte werden von CASSY Lab in gut lesbarer Gro anzeige und bersichtlichen Dia grammen dargestellt Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Chemie Box oder Leitf higkeits Adapter S 524 067 1 1 Leitf higkeitssensor 529 670 1 Bunsenstativ 450 mm 666 502 1 Kreuzmuffe 666 543 1 Kleinklemme 666 551 1 Becherglas 100 ml hohe Form 664 137 15 Messkolben 100 ml 665 793 380 CASSY Lab m 1 Vollpipette 50 mi 665 977 1 Vollpipette 10 ml 665 975 2 Pipettierb lle 666 003 1 Spatel 6
562. uchung der Probe Zur qualitativen Analyse lassen sich die Retentionszeiten der einzelnen Peaks ermitteln und mit denen von Referenzsubstanzen vergleichen Bitte beachten Sie auch die Gebrauchsanweisung des verwendeten Gaschromatographen Ben tigte Ger te u b b b b h b d b b b b Sensor CASSY CASSY Lab Gaschromatograph LD1 Trenns ule mit Molekularsieb W rmeleitf higkeitsdetektor Metallhydridspeicher Regulierventil Blasenz hler Dosierspritze 5 ml Kan len 10 St ck Paar Kabel 50 cm rot und blau PC ab Windows 95 98 NT 524 010 524 200 665 580 665 585 665 581 661 005 666 4792 309 06 475 665 955 665 960 501 45 m CASSY Lab 341 Versuchsaufbau siehe Skizze e Gaschromatograph GC mit Trenns ule Molekularsieb und W rmeleitf higkeitsdetektor WLD aufbauen Eingang des GCs mit Metallhydridspeicher und Reqgulierventil verbinden Ausgang mit Blasenz hler Durch ffnen des Regulierventils Wasserstoff durch den GC str men lassen GC mit Steckernetzger t verbinden LED am GC leuchtet Um ein positives Signal zu erhalten muss bei den Verbindungskabeln zum CASSY die Polarit t vertauscht werden Die W rmeleitf higkeit der zu trennenden Substanzen ist geringer als die des Wasserstoff Versuchsdurchf hrung Einstellungen laden Mit den Nullpunktsreglern am GC die Nulllinie bei ca UA1 0 05 V einstellen Probemessung mit F9 starten Sobald eine stabile Nulllinie aufgezeichnet wird die Probemes
563. uf Eingang A anklicken sowie auf gemittelte Werte und Nullpunkt links stellen Es muss dann nur noch in den Einstellungen w der Messbereich auf 0 C bis 120 C und in den Einstellungen w x die Formel auf w amp JA11 50 ver ndert werden m CASSY Lab 229 Helligkeitsregelung E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Es wird eine Helligkeitsregelung einer Gl hlampe unter ver nderten Vorwiderst nden realisiert Dabei kommt ein PI Regler zum Einsatz Ein Pl Regler ermittelt aus dem Messwert x RA1 Widerstand eines LDR und der F hrungsgr e w Sollwert des Widerstands des LDR die Regelabweichung w x Zusammen mit der Grundlast yo ergibt sich beim PI Regler die Stellgr e y yo KP w x K w x dt Der Proportionalbeiwert KP und Integrierbeiwert K k nnen als Parameter der Regelung so optimiert werden dass sich nach einer St rung z B zus tzlicher Vorwiderstand Anderung der F h rungsgr e w oder der Grundlast yo m glichst rasch wieder eine Regelabweichung w x von etwa 0 einstellt Verwendet man nur einen P Regler K 0 stellt sich eine bleibende Regelabweichung w x ein die erst beim Einsatz eines I Anteils verschwindet Ben tigte Ger te Sensor CASSY 524 010 CASSY Lab 524 200 Stromquellen Box 524 031 Rastersteckplatte DIN A4 576 74 Schraubfassung E10 seitlich 579 05 Satz 10 Gl hlampen 3 8 V 0 07 A 505 10 Kippschalter einpolig 579
564. uf die Steckerstifte im Deckel aufstecken e Kunststoffrohr auf den St nder f r Rohre und Spulen legen und den Lautsprecher so heranschieben dass das Kunststoffrohr m glichst dicht abgeschlossen ist e Universalmikrofon etwa 1 cm weit in die mittlere Bohrung des Deckels schieben und so ausrichten dass es sich beim Verschieben parallel zum Kunststoffrohr bewegt Funktionsschalter des Univer salmikrofons auf Betriebsart Trigger stellen und Einschalten nicht vergessen e Ma stabschiene direkt unter den Sockel legen e Timer Box auf Eingang A und Temperatur Box auf Eingang B des Sensor CASSYs stecken und Schaltung gem Skizze herstellen Spannungsquelle S auf maximale Ausgangsspannung stellen Sicherheitshinweise Das Kunststoffrohr des Ger ts zur Schallgeschwindigkeit kann thermisch zerst rt werden e nicht ber eine Temperatur von 80 C hinaus heizen e maximal zul ssige Spannung von 25 V ca 5 A f r den Heizdraht nicht berschreiten Versuchsdurchf hrung a Messung bei Raumtemperatur 21 Einstellungen laden die Schallimpulse werden bereits erzeugt und die Laufzeiten AtA1 angezeigt e Mehrere Einzelmessungen mit F9 abspeichern e Universalmikrofon ganz in das Kunststoffrohr hineinschieben und Verschiebeweg As auf der Ma stabschiene ablesen Mehrere Einzelmessungen mit F9 abspeichern Schallgeschwindigkeit aus c As At ermitteln Mittelwerte der Laufzeiten im Diagramm durch Mit telwert einzeichnen bestimmen
565. uftfeuchte Temperatur Impulsh henverteilung CASSY Lab integriert integriert Temperaturf hler NTC 666 212 oder NiCr Ni 666 193 2 NiCr Ni 666 193 Handtaster 662 148 oder Fu taster 662 149 Handtaster 662 148 oder Fu taster 662 149 integriert integriert integriert integriert integriert integriert integriert Luxsensor 666 243 IR Sensor 666 247 UV A Sensor 666 244 UV B Sensor 666 245 UV C Sensor 666 246 Luxsensor 666 243 IR Sensor 666 247 UV A Sensor 666 244 UV B Sensor 666 245 UV C Sensor 666 246 Sauerstoffelektrode 667 458 Sauerstoffelektrode 667 458 integriert Feuchtesensor 529 057 Feuchtesensor 529 057 Temperaturf hler NTC 666 212 integriert Luxsensor 666 243 integriert integriert Szintillationsz hler 559 901 mit Detektor Ausgangsstufe 559 912 oder Halbleiter Detektor 559 92 mit Diskriminator Vorverst rker 559 93 o f r gro e Kr fte bis 50 N nur f r Str me gr er 3 A verwen den sonst ohne Box auf A zum Start vorher Taste dr cken zur Reaktion wieder entsprechend der Farbe des Zeigers zum Start vorher Taste dr cken zur Reaktion wieder entsprechend der Farbe des Zeigers zum Einpegeln der Box mind 10 s warten Durchblutungskurve zum Einpegeln des Sensors mind 10 s warten Durchblutungskurve Messbereich individuell anpassen Achse mit Maus verschieben oder mit rechter Maustaste a
566. um und der vorher bestimmten Nachweiswahrscheinlichkeit l sst sich die radioaktive Belastung der Probe ermitteln Anhand der beobachteten Energien kann das strahlende Isotop in der Probe ermittelt werden und mit den soeben bestimmten Nachweiswahrscheinlichkeiten auch die Menge abgesch tzt werden Hinweise Der Nal TI Einkristall in der Spitze des Szintillationsz hlers ist empfindlich gegen mechanische Be sch digung Vorsicht beim Einsetzen der Marinelli Becher Bei Messungen an stark strahlenden Proben die Anzeige der Totzeit beachten gegebenenfalls ver d nnen m CASSY Lab 273 Aufnahme eines Spektrums mit einem Szintillationsz hler auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Sicherheitshinweis Beim Umgang mit radioaktiven Pr paraten sind l nderspezifische Auflagen zu beachten in der Bun desrepublik Deutschland z B die Strahlenschutzverordnung StrIlSchV Die im Versuch verwandten radioaktiven Stoffe sind nach StrlSchV f r den Unterricht an Schulen bauartzugelassen Da sie ioni sierende Strahlung erzeugen m ssen beim Umgang dennoch folgende Sicherheitsregeln befolgt werden Pr parate vor dem Zugriff Unbefugter sch tzen Vor Benutzung Pr parate auf Unversehrtheit berpr fen Zur Abschirmung Pr parate im Schutzbeh lter aufbewahren Zur Gew hrleistung einer m glichst kurzen Expositionszeit und einer m glichst geringen Ak tivit t Pr parate nur zur Durchf hrung des Experiments aus dem Schut
567. umpe 378 73 1 Kleinflansch DN 16 KF mit Schlauchwelle 378 031 1 Vakuumschlauch d 8mm 307 68 1 PC ab Windows 95 98 NT zus tzlich empfohlen 1 Zweikanal Oszilloskop 303 575 211 Versuchsaufbau siehe Skizze Das Pr parat und der Detektor werden in der Rutherford Streukammer platziert Der Detektor wird ber das kurze HF Kabel mit dem Diskriminator Vorverst rker verbunden Der Diskriminator Vorverst rker wird mit der VKA Box verbunden Die Pumpe wird an die Rutherford Streukammer angeschlossen Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Rutherford Streukammer evakuieren e Messung mit F9 starten e Verst rkung der VKA Box so ver ndern dass das Spektrum die verf gbaren Kan le ausf llt Dies ist typischerweise bei Verst rkungen um 5 der Fall e Bei Messungen mit dem Halbleiterdetektor entsteht ein relativ hoher Rauschpegel der sich auch durch Erdung des Versuches nicht vollst ndig entfernen l sst In den unteren 100 Kan len entsteht so eine recht hohe Z hlrate Durch die automatische Skalierung des Spektrums ist die eigentliche Linie dann nur schlecht zu sehen Hier sollte im Diagramm ein Zoom verwendet werden Aufgrund der internen Architektur der VKA Box bietet es sich in diesem Fall an mit Verst rkungen unter 4 6 zu arbeiten e Nach jeder nderung der Verst rkung empfiehlt es sich das gemessene Spektrum mit F4 zu l schen um eine Mischung von Spektren zu vermeiden Die Messung l uft dabei weiter und die Messzeit
568. und einer Spatel spitze Aluminiumoxid Der an T2 angeschlossene Temperaturf hler wird m glichst tief in das Gl schen mit Aluminiumoxid der an T3 angeschlossene Temperaturf hler in das Kupfersulfat hineingedreht Beide Temperaturf hler werden gemeinsam unterhalb des Griffs mit einer Kleinklemme so befestigt dass die Probengl schen auf dem Boden der beiden L cher des Metallblocks aufliegen Dabei ist darauf zu achten dass der Metallblock mit der gesamten Standfl che Kontakt zum W rmenetz hat Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Elektrobrenner einschalten Etwa eine Minute danach Messung mit F9 oder der Schaltfl che 5 starten Wenn die Temperaturkurve der Referenzsubstanz abflacht das Laborhebestativ etwas h her dre hen um den Abstand des Brenners zum W rmeschutznetz zu verringern m CASSY Lab 369 e Messung bei Erreichen von ca 150 C mit F9 oder der Schaltfl che 5 beenden Elektrobrenner abschalten Auswertung 1 In der Darstellung Standard sind die Temperaturwerte und die Temperaturdifferenz AT gegen die Zeit aufgetragen 2 In der Darstellung dT T ist die Temperaturdifferenz gegen die Referenztemperatur Temperatur des Aluminiumoxids aufgetragen Zur Bestimmung der Umwandlungstemperatur legt man in dieser Darstellung zun chst an die linken Flanken der Peaks jeweils eine Wendetangente an Dies geschieht durch Bet tigen der rechten Maustaste im Diagramm Auswahl der Unterpunkte Anpassung durchf
569. unden In dieser Zeit w chst der Wert der Formel kontinuierlich von 0 auf 1 sin 360 t 7 erzeugt eine Sinusschwingung mit der Periodendauer 7 Sekunden und der Amplitude 1 Beispiele f r die Rangfolge der Auswertung arithmetischer Ausdr cke x yNz 2 besitzt die Operator Rangfolge und Das hat zur Folge dass zuerst y z ausgewertet wird das Ergebnis anschlie end mit zwei multipliziert und erst zum Schluss x addiert wird Soll die vorgegebene Operator Rangfolge unterdr ckt werden so m ssen die betreffenden Ausdr cke in Klammern gesetzt werden x y z 2 im Gegensatz zum vorigen Beispiel werden hier zun chst die Addition x y sowie die Multiplikation z 2 ausgef hrt Erst zum Schluss werden die beiden Einzelergebnisse miteinander potenziert Beispiele f r die Auswertung Boolescher Ausdr cke x lt 5 kann entweder den Wert 0 falsch f r x gt 5 oder den Wert 1 wahr f r x lt 5 haben x1 lt 5andx2 gt 0 hat den Wert 1 wahr wenn gleichzeitig x1 lt 5 und x2 gt 0 ist und sonst den Wert 0 Es m ssen keine Klammern gesetzt werden da der Operator and eine geringere Priorit t hat als lt und gt 5 T lt 20 hat in der Klammer nur die Werte 0 falsch und 1 wahr Diese Werte werden jedoch noch mit 5 mul tipliziert Eine solche Formel ist daher nur bei Analogausg ngen sinnvoll In diesem Fall w rde am Analogausgang eine Spannung von 5 V ausgegeben werden wenn T kleiner als 20 wird z B eine Temperatur
570. ung Compton Effekt Die Energieverschiebung kann berechnet werden indem man den Streuvorgang als Sto zwischen einem R ntgenphoton und einem ruhenden freien Elektron be schreibt und f r diesen Sto vorgang die Erhaltung von Energie und Impuls verlangt Hinweis Der Vergleich zwischen Messung und Theorie kann alternativ auch als Anpassung mit dem freien Anpassungsparameter A der Ruhemasse des Sto partners der R ntgenphotonen durchgef hrt werden Als Ergebnis erh lt man einen Wert f r den Parameter A der in guter N herung mit der Ru hemasse eines ruhenden freien Elektrons mo c 511 keV bereinstimmt 252 CASSY Lab m Poissonverteilung auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Die Anzahl x der Zerfallsereignisse in einem radioaktiven Pr parat in einem Zeitintervall At ist nicht konstant Viele Einzelmessungen k nnen als H ufigkeitsverteilung H x dargestellt werden die um den Mittelwert u streut Durch den Vergleich dieser H ufigkeitsverteilung mit der Poissonverteilung l sst sich best tigen dass x poissonverteilt um den Mittelwert u ist Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 GM Box 524 033 mit Fensterz hlrohr 559 01 oder 1 GM Z hlrohr S 524 0331 1 Satz Radioaktive Pr parate 559 83 1 Gro er Federstecker 591 21 1 Federstecker 590 02 2 Anschlussst be 532 16 2 Sockel 300 11 1 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze
571. ung realisieren Messung mit F9 starten Messung bei Bedarf mit ver nderter Ordnung wiederholen e oe o Ho Modellbildung Die Konstanten Widerstand R Induktivit t L und Kapazit t C k nnen durch Ziehen am Zeiger des entsprechenden Anzeigeinstruments oder durch Linksklick oder nach Rechtsklick so ver ndert wer den dass das Modell mit der Messung berein stimmt Dabei ist der Gleichstromwiderstand der Spule ca 4 Q beim D mpfungswiderstand R mit zu ber cksichtigen a Sprungantwort Die Darstellungen Modell RC und Modell RLC mit der Maus ausw hlen zeigen den Vergleich der gemessenen Filterantwort mit dem entsprechenden Modell Das Power CASSY gibt die anregende Frequenz kontinuierlich aus Deshalb ist im Messsignal der Einschwingvorgang des Filters nicht zu sehen Damit auch im Modell der Einschwingvorgang unsichtbar ist wurde als Startzeitpunkt der Be rechnung eine Periode vor Null gew hlt also to 1 f Die weiteren Darstellungen Frequenzspektrum RC und Frequenzspektrum RLC erlauben den Ver gleich der D mpfung des Eingangssignals in Abh ngigkeit von der Frequenz und der Ordnung des Filters Eine andere M glichkeit dieses Vergleichs bietet die direkte Messung des Amplitudengangs b Amplitudengang Das Power CASSY regt das Filter mit einer variablen Frequenz Chirp an In diesem Chirp wird die Frequenz sehr schnell von ca 2500 Hz auf 0 Hz verringert Im Amplitudengang wird das Verh ltnis der 218 CASSY Lab m Am
572. ung betrieben werden Versuchsbeschreibung Bei jeder Erregung des Herzmuskels entstehen elektrische Spannungs nderungen die sich von Herzmuskelzelle zu Herzmuskelzelle ausbreiten Aufgrund der gro en Zahl von Zellen kann man die entstehenden Spannungen durch am K rper angelegte Elektroden abgreifen und nach Verst rkung in Form von Diagrammen sichtbar machen kann Bei dem Elektrokardiogramm werden die Extremit te nableitung nach Einthoven verwendet I Il II Die Elektroden messen die Potential nderungen Spannungs nderungen wenn die verschiedenen Kammern des Herzens kontrahieren Die Herzmuskelzellen sind in Ruhe polarisiert d h es gibt einen sehr kleinen Potentialunterschied zwischen der inneren Seite der Zellmembran und der Au eren Die Herzmuskelzellen k nnen ohne einen Einfluss von au en depolarisieren d h spontan Die Gruppe von Zellen die als erste depolarisieren stellen den sogenannten Schrittmacher Sinusknoten dar Dieser Knoten liegt im rechten Vorhof Atrium des Herzens Die beiden Vorkammern kontrahieren durch eine hohe Geschwindigkeit der Reizleitung zwischen den Zellen fast gleichzeitig Die Hauptkammern Ventrikel des Herzens sind von den Atrien elektrisch isoliert Nur an einer Stelle sitzt eine Gruppe von Zellen Atrioventrikularknoten die das elektrische Signal der Atriumkontraktion an die Hauptkammern weiterleitet Durch eine geringf gige Verz gerung der Erregungs bertragung wird sichergestellt dass d
573. ung bez glich der H3O Konzentration w rde das Geschwindigkeits gesetz lauten eo or dt In der integrierten Form ergibt sich die Gerade k kol Tol mit der Steigung k und dem Achsenabschnitt 1 H30 Jo Durch Erstellen dieser beiden Geraden l sst sich ermitteln inwieweit eine Reaktion den Geschwin digkeitsgesetzen erster bzw zweiter Ordnung entspricht 358 CASSY Lab m Alkalische Hydrolyse von Essigs ureethylester Bestimmung der Reaktions ordnung nz auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet E Beispiel laden Sicherheitshinweise Essigs ureethylester ist leicht entz ndlich Von Z ndquellen fernhalten Essigs ureethylester reizt die Augen Bei der Arbeit Schutzbrille tragen bei Ber hrung mit den Augen sofort gr ndlich mit Wasser sp len und Arzt konsultieren Der Dampf des Esters kann Benommenheit ausl sen Dampf nicht einatmen Versuchsbeschreibung Die alkalische Hydrolyse von Estern l uft in zwei Schritten ab Z 1 IOI 4 CHa C 10 H CH C OH OI CH CH 3 CH CH O vr gt CH CH OH CH C 0 m CASSY Lab 359 Da im Verlauf der Reaktion an Stelle der Hydroxidionen Acetationen in L sung gehen kann der Ablauf der Reaktion durch Leitf higkeitsmessungen verfolgt werden Aus der daraus ermittelten Zeitabh n gigkeit der Hydroxidionenkonzentration l sst sich die Reaktionsordnung und die Geschwindigkeits konstante der alkalischen Esterhydrolys
574. ung schnell wieder der schwarzen Kurve ann hern Die blaue Kurve gibt die Stellgr e y wieder und entspricht daher der Heizspannung Empirische Optimierung des PI Temperaturreglers Die Temperaturregelstrecke ist sehr langsam Daher sind die Auswirkungen der nderungen von KP und KI erst sehr sp t zu sehen Die empirische Optimierung wird also einige Zeit in Anspruch nehmen e K auf 0 setzen KP in sinnvollen Stufen erh hen z B um 1 bis Regelkreis oszilliert e Kp wieder verringern bis die Oszillationen abklingen Dabei entsteht eine bleibende Regelabwei chung e K in sinnvollen Stufen erh hen z B um KP 200 bis wieder Oszillationen einsetzen e KI wieder verringern bis die Oszillationen abklingen Der Regler wird allerdings langsamer je kleiner K wird Im Beispiel wurde KP 5 und K 0 05 s verwendet Automatische Variation der F hrungsgr e Die F hrungsgr e w Sollwert kann nicht nur manuell ver ndert werden sondern auch automatisch Dazu beispielsweise in den Einstellungen w als Formel 30 sin 360 t 1000 eingeben Damit wird ein sinusf rmiger Temperaturverlauf zwischen 29 C und 31 C mit einer Periodendauer von 1000 s ge regelt Verwendung der Temperatur Box 524 045 Alternativ zur KTY Box kann auch die Temperatur Box 524 045 mit NiCr Ni F hler oder NTC einge setzt werden Dazu in den Einstellungen A1 die Temperatur zun chst l schen dann in den Einstel lungen CASSY F5 die Temperatur Box a
575. ungsausgleich gew hrleistet ist Da der Kraftsensor etwas k rzer als der St nder ist muss dazu der Kraftsensor etwas unterf ttert werden Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Massen m1 und m2 sowie Abstand d der beiden Auflagepunkte in die Anzeigeinstrumente eintragen mit rechter Maustaste anklicken und als Parameter eingeben Die Gesamtmasse eines Wagens ergibt sich aus der Summe der Wagenmasse 0 5 kg sowie gegebenenfalls der Feder 0 01 kg und einer Zusatzmasse 0 5 kg e In den Einstellungen Fa1 die Kraft auf 0 setzen dabei wird auch der Schwerpunkt s auf 0 gesetzt e Messung mit F9 starten e Elastischen oder inelastischen Sto durchf hren Messung stoppt automatisch nach 5 s Auswertung Die Darstellung Standard zeigt das F t Diagramm und die Darstellung Schwerpunkt das dazugeh rende s t Diagramm siehe Messprinzip Beide Diagramme zeigen einen linearen Verlauf auch w hrend der Zeit des eigentlichen Sto es Aus dem s t Diagramm liefert eine Geradenanpassung die Geschwindigkeit v des Schwerpunkts und damit den konstanten Gesamtimpuls p t m1 m2 v Aus der Impulserhaltung folgt wiederum dass 0 d dt pi t p2 t m1 a1 t m2 a2 t Fi t F2 t also F t F2 t Actio Reactio Voraussetzung f r diese Schlussfolgerung ist die Tatsache dass der gesamte Verlauf von p t konstant ist also auch w hrend des Sto vorganges Alleine die Tatsache dass der Gesamtimpuls vor
576. unktionen durch die harmonische Zu sammensetzung von Sinusschwingungen erzeugen lassen Ben tigte Ger te Power CASSY 524 011 CASSY Lab 524 200 Breitbandlautsprecher 587 08 Sockel 300 11 Paar Kabel 100 cm rot und blau 501 46 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Der Lautsprecher wird an den Ausgang des Power CASSYs angeschlossen Versuchsdurchf hrung Einstellungen laden Eine durch Sinusschwingungen angen hrte Rechteckschwingung wird am Lautsprecher ausgege ben Als Formel f r die Kurvenform wurde synth 1 0 1 3 0 1 5 0 1 7 0 1 9 0 1 11 0 1 13 0 1 15 0 1 17 0 1 19 angegeben Dies ist eine Abk rzung f r die ebenfalls m gliche ausgeschriebene Form 1 sin 360 x O sin 2 360 x 1 3 sin 3 360 x O sin 4 360 x 1 5 sin 5 360 x 0 sin 6 360 x 1 7 sin 7 360 x O sin 8 360 x 1 9 sin 9 360 x O sin 10 360 x 1 11 sin 11 360 x O sin 12 360 x 1 13 sin 13 360 x O sin 14 360 x 1 15 sin 15 360 x 0 sin 16 360 x 1 17 sin 17 360 x O sin 18 360 x 1 19 sin 19 360 x In den Einstellungen U1 lassen sich einzelne Oberwellenamplituden ver ndern Grundfrequenz und Amplitude lassen sich dort ebenfalls einstellen Das Ergebnis ist sofort h rbar sowie nach dem Start einer Messung mit F9 auch sichtbar Zur angen herten Synthese eines Dreiecks kann synth 1 0 1 3X2 0 1 542 0 1 7X2 0 1 9X2 0 1 11X2 0 1 13X2 verwendet werden Die Formel muss nicht eingetippt werden sondern kann auch ber Kopieren
577. ur Box 524 045 1 Temperaturf hler NiCr Ni 666 216 1 CPS Elektronischer Wegaufnehmer 666 475 1 CPS P U Wandler 734 83 1 Grundeinheit Gasgesetze 666 474 1 Kolbenprober f r Gasgesetze 666 473 1 Stabilisiertes Netzger t 15 V 726 86 1 Magnetr hrer heizbar 666 847 1 R hrst bchen 666 854 1 Laborboy 300 76 1 Becherglas 1000 ml nF 664 107 1 Schraubkappe GL 18 667 305 1 Satz 10 Silikondichtungen 667 306 1 Satz 10 Verbindungsstecker 501 511 1 Profilrahmen C100 zweizeilig 666 428 3 Kabel 100 cm schwarz 500 444 2 4 Versuchsaufbau siehe Skizze Den elektronischen Wegaufnehmer den Kolbenprober f r die Gasgesetze die Grundeinheit Gasge setze und das Netzger t in die untere Schiene des Profilrahmens einsetzen und die einzelnen Platten mit den Verbindungssteckern aneinanderf gen An der Grundeinheit werden der Kolbenprober das Thermoelement und der Drucksensor mit den entsprechenden GL 18 Verschraubungen angebracht Die GL 45 Verschraubung wird mit dem beiliegenden Schraubverschluss abgedichtet Das Lastst ck mit Hilfe der Angelschnur an der Klemme f r den Kolbenprober festbinden Die Klemme auf das Ende des Stempels pressen und die Schnur zwei mal ber die Rolle des elektronischen Wegaufnehmers legen Das Lastst ck muss bei eingeschobenem Stempel ca 30 bis 40 cm hoch ber der Experimen tierfl che schweben Die Angelschnur entsprechend k rzen Die beiden Sensor CASSYs in die obere Schiene des CPS Rahmens einsetzen und kaskadier
578. ur ein 1275 keV y Quant pro Zerfall gibt ist in Koin zidenz auch keine 1275 keV Linie zu beobachten Hinweis Das Zeitfenster f r Koinzidenzen ist fest vorgegeben und betr gt 4 us 284 CASSY Lab m Messungen mit dem Einkanal Analysator auch f r Pocket CASSY geeignet E Beispiel laden Sicherheitshinweis Beim Umgang mit radioaktiven Pr paraten sind l nderspezifische Auflagen zu beachten in der Bun desrepublik Deutschland z B die Strahlenschutzverordnung StrlSchV Die im Versuch verwandten radioaktiven Stoffe sind nach StrlSchV f r den Unterricht an Schulen bauartzugelassen Da sie ioni sierende Strahlung erzeugen m ssen beim Umgang dennoch folgende Sicherheitsregeln befolgt werden Pr parate vor dem Zugriff Unbefugter sch tzen Vor Benutzung Pr parate auf Unversehrtheit berpr fen Zur Abschirmung Pr parate im Schutzbeh lter aufbewahren Zur Gew hrleistung einer m glichst kurzen Expositionszeit und einer m glichst geringen Ak tivit t Pr parate nur zur Durchf hrung des Experiments aus dem Schutzbeh lter nehmen e Zur Sicherstellung eines m glichst gro en Abstandes Pr parate nur am oberen Ende des Me tallhalters anfassen Versuchsbeschreibung Um den Zeitvorteil bei Messungen mit einem Vielkanal Analysator zu demonstrieren wird eine Messung im VKA Modus durchgef hrt und zum Vergleich eine im Einkanal Modus m CASSY Lab 285 Ben tigte Ger te Sensor CASSY 524 010 CASSY Lab 524 200 VKA
579. us entspricht der Vielkanal Messung die Einstellungen f r die Anzahl der Kan le und die Verst rkung in der Mitte des Fensters gelten f r die Box welche das Spektrum auf nimmt Rechts davon werden die Parameter f r die Koinzidenz eingestellt Die minimale und maximale Im pulsh he des Fensters werden in Prozent des Messbereiches angegeben Uber den Knopf Zeigen kann ein Bereich in einem zuvor mit dieser Box gemessenen Spektrum markiert und als Fenster bernommen werden 16 CASSY Lab m Tabellendarstellung ndern Die Darstellung der Tabelle l sst sind nach einem Klick mit der rechten Maustaste in der Tabelle ndern Einzelne Messwerte lassen sich nach dem Anklicken mit der linken Maustaste ndern oder auf andere Messwertzellen ziehen Drag amp Drop E Spaltenbelegung ndern 21 Schriftgr e w hlen E Letzte Tabellenzeile l schen E Letzte Messreihe l schen E Tabelle Fenster kopieren Spaltenbelegung ndern Ruft das Darstellungsfenster auf Dort kann die Belegung der x Spalte und der bis zu 8 y Spalten der Tabelle ge ndert werden Auch eine Umrechnung der Spalten ist dort m glich Alternativ kann die Spaltenbelegung durch Drag amp Drop zwischen den Kanal Buttons und dem Tabel lenkopf ge ndert werden Schriftgr e w hlen Die Schriftgr e der Tabelle ist einstellbar Zur Auswahl steht eine kleine mittlere und eine gro e Schrift Die aktuelle Einstellung kann als Vorgabe f r weitere Starts des Progr
580. werden 316 CASSY Lab m Molmassenbestimmung durch Gefrierpunktserniedrigung P Em7 auch f r Pocket CASSY und Mobile CASSY geeignet E Beispiel laden Versuchsbeschreibung Eine relativ einfache Methode zur Bestimmung der Molmasse einer Substanz ist die Messung der Gefrierpunktserniedrigung von verd nnten L sungen dieser Substanz in einem L sungsmittel Die Gefrierpunktserniedrigung ist als eine der kolligativen Eigenschaften von verd nnten L sungen nur von der Stoffmenge der gel sten Teilchen abh ngig nicht jedoch von deren Art Wird eine Substanz in einem L semittel gel st bewirkt dies eine Verschiebung der Grenzlinien zwi schen den Phasen fest s fl ssig I und gasf rmig g im Phasendiagramm durchgezogen reines L sungsmittel gestrichelt L sung Diese Verschiebung hat eine Erh hung des Siedepunktes und eine Erniedrigung des Gefrierpunktes AT der L sung im Vergleich zum reinen L semittel zur Folge 1013 hPa m CASSY Lab 317 F r den Betrag der Gefrierpunktserniedrigung kann die Gleichung es R T M m AH Ma hergeleitet werden Hier ist R die allgemeine Gaskonstante T und M2 sind Gefrierpunkt und Molmasse des reinen L sungsmittels und AHf dessen molare Schmelzenthalpie Dieser erste Ausdruck wird zu einer f r jedes L sungsmittel charakteristischen kryoskopische Konstante Kk zusammengefasst Kk betr gt f r Wasser 1853 K g mol in der chemischen Analyse wird wegen seiner hohen Konstante v
581. wie der Energieinhalt des Kondensators berechnet werden Ben tigte Ger te N Ul Sensor CASSY 524 010 CASSY Lab 524 200 Rastersteckplatte DIN A4 576 74 STE Kondensatoren 100 uF 578 39 STE Widerstand 100 Q 577 32 Experimentierkabel 50 cm blau 500 422 Paar Kabel 25 cm rot und blau 501 44 Paar Kabel 50 cm rot und blau 501 45 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Der Auf und Entladestromkreis wird gem Skizze an die Eing nge A Strom und B Spannung des Sensor CASSYs angeschlossen Das Relais R l dt in Position EIN LED an den Kondensator mit der Spannung aus der Spannungsquelle S auf und entl dt den Kondensator in Position AUS LED aus Versuchsdurchf hrung a E Entladung Einstellungen laden Ladespannung UB1 am Kondensator auf etwa 9 5 V einstellen dazu Drehknopf an Spannungs quelle S entsprechend einstellen Entladung mit F9 starten Entladung mit unterschiedlichen Kapazit ten wiederholen z B 200 uF und 300 uF Aufladung Relais manuell umschalten dazu in Einstellungen Relais R1 die Formel von 1 nach 0 ndern und Eingabetaste bet tigen Aufladung mit F9 starten Aufladung mit unterschiedlichen Kapazit ten wiederholen z B 200 uF und 300 uF m CASSY Lab 195 Auswertung F r die Bestimmung der Zeitkonstanten t RC k nnen die Darstellungen Spannung und Strom mit der Maus ausw hlen logaritnhmiert werden Dazu kann die y Achse mit der rechten Maust
582. wischen Versorgungsger t AMP OUT und der Messleitung Ausgang X zum Sensor CASSY mit Messkabeln BNC 4mm Stecker e Gwunn Spannung am Versorgungsger t auf UG 10 V einstellen e Versorgungsger t MODULATION auf PIN INT stellen e Messleitung INPUT mit Versorgungsger t RECORDER X verbinden e Kreuzkoppler mit Doppelkreuz Blende montieren Tor 1 an Messleitung Tor 2 an Gleitschrauben transformator Tor 3 an bergang Hohlleiter Koax Tor 4 an Hohlleiterabschluss e Einstellschraube des Gleitschraubentransformators weit aus dem Hohlleiter herausdrehen Position des Schiebers beliebig e Theorie und Versuchsdurchf hrung zu diesem Thema sind ausf hrlich im Handbuch beschrieben vgl Seite 27ff Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Messschieber der Messleitung 737 111 nach rechts x 75 mm schieben e Zahlenwert der angezeigten Spannung UB1 mit der Maus in Anzeigeinstrument Spannung U75 ziehen Drag amp Drop rechter Kalibrierpunkt f r Positionsmessung e Messschieber des Messleitung 737 111 nach links x 25 mm schieben e Zahlenwert der angezeigten Spannung UB1 mit der Maus in Anzeigeinstrument Spannung U25 ziehen Drag amp Drop linker Kalibrierpunkt f r Positionsmessung e Messschieber nach links x 10 mm schieben e D mpfungsglied auf 0 dB stellen e Messung mit F9 starten e Messschieber langsam nach rechts schieben e Evtl Verst rkung v dB und oder ZERO nachstellen bis gew nschtes Mes
583. z Systeme 3 Infotainment Alternativ k nnen nat rlich auch die CAN Bus Signale eines Lowspeed Busses an einem original Fahrzeug untersucht werden Versuchsaufbau siehe Skizze Schlie en Sie die CAN Bus Box an beliebiger Stelle an ein Lowspeed CAN Bus System an Achten Sie bitte auf eine korrekte Masseverbindung m CASSY Lab 433 F r die Werkstattpraxis k nnen Sie auch den CAN Bus eines vorhandenen Fahrzeugs anschlie en solange es sich um einen Lowspeed Bus handelt Verschaffen Sie sich dazu nach den Herstel ler Schaltpl nen Zugang zu den beiden Busleitungen zus tzlich schlie en Sie die Masse Buchse der CAN Bus Box an die Karosseriemasse an Tipp Bei modernen Fahrzeugen k nnen die CAN Bus Signale u U auf der 16 poligen OBD Buchse liegen Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Messung mit F9 starten e Messung stoppt automatisch nach Aufzeichnen der ersten empfangenen Botschaft e Messung kann f r andere zu bertragende Daten wiederholt werden Dazu zun chst den entspre chenden Identifier im ID Filter in den Einstellungen CANA1 rechte Maustaste auf CANA1 ausw hlen und wieder mit F9 starten Auswertung In der Anzeige werden alle mitgeschnittenen Botschaften zun chst hexadezimal angezeigt Existieren in dem zu untersuchenden System mehr als zwei zyklisch wiederholende Botschaften zeigt die Anzeige diese Botschaften nacheinander an Dargestellt werden von links nach rechts Identifier Datenl ngencod
584. z die Reaktion abl uft Der Exponent mit dem die Konzentration der Stoffe im Geschwindigkeitsgesetz erscheint bezeichnet die Reaktionsordnung bez glich des betreffenden Stoffes Die Gesamtordnung der Reaktion wird aus der Summe der Exponenten gebildet loH ICH zCOOAc Im Versuchsbeispiel wird die Reaktion auf zwei Reaktionsordnungen getestet W re die Reaktion erster Ordnung bez glich der Hydroxidkonzentration und unabh ngig von der Esterkonzentration erg be dies insgesamt ein Geschwindigkeitsgesetz erster Ordnung r k o dt Das gleiche Geschwindigkeitsgesetz erg be sich bei einer von der Esterkonzentration in erster Ord nung abh ngigen und von der Hydroxidkonzentration unabh ngigen Reaktion da ja gilt oH dloH _ d CH COOAc dt dt Zur berpr fung der G ltigkeit dieses Geschwindigkeitsgesetzes benutzt man dessen integrierte Form In oH7 k t Infon Eine Auftragung von In OH gegen die Zeit t ergibt bei Vorliegen einer Reaktion erster Ordnung also eine Gerade mit der Steigung k und dem Achsenabschnitt In OH o OH o bezeichnet die Aus gangskonzentration der Hydroxidionen Ist die Reaktion hingegen erster Ordnung bez glich beider Komponenten resultiert das Geschwin digkeitsgesetz zweiter Ordnung abh afcHzcoOAc _ dt dt Die integrierte Form des Geschwindigkeitsgesetzes ergibt den Ausdruck k oH CH cooac R loH o lcHacooaclo oH h n 1 CH3COOAc
585. zbeh lter nehmen e Zur Sicherstellung eines m glichst gro en Abstandes Pr parate nur am oberen Ende des Me tallhalters anfassen Versuchsbeschreibung Das Spektrum von Sr 90 wird mit einem Szintillationsz hler aufgenommen Der Energieverlust pro Wegstrecke dE dx der B Teilchen in Aluminiumabsorbern wird gemessen 274 CASSY Lab m Ben tigte Ger te Sensor CASSY 524 010 CASSY Lab 524 200 VKA Box 524 058 Satz Radioaktive Pr parate 559 83 Satz Absorber und Targets 559 94 Szintillationsz hler 559 901 Detektor Ausgangsstufe 559 912 Hochspannungsnetzger t 1 5 kV 521 68 Szintillationsz hler Abschirmung 559 89 Sockel zum Szintillationsz hler 559 891 Stativstange 47 cm 300 42 Leybold Muffe 301 01 Universalklemme 0 80 mm 666 555 PC ab Windows 95 98 NT Versuchsaufbau siehe Skizze Die Ausgangsstufe des Szintillationsz hlers wird mit der VKA Box und dem Hochspannungsnetzger t verbunden und in den Sockel gestellt Der Szintillationsz hler wird von oben in den Sockel mit Bleiab schirmung eingebaut Das Plexiglasrohr wird innerhalb der Bleiabschirmung ber den Szintillations z hler gestellt Das Pr parat wird mittels Stativmaterial einige Zentimeter ber dem Szintillationsz hler platziert Die Absorberplatten werden auf das Plexiglasrohr gelegt so dass sie sich zwischen Detektor und Pr parat befinden Versuchsdurchf hrung 21 Einstellungen laden e Sr 90 Pr parat einbauen und dass Spektrum aufnehmen
586. ze Abfall der Leitf higkeit zu Beginn der Titration korrespondiert mit dem etwas steileren Anstieg des pH Werts im gleichen Bereich Aufgrund der f r schwache S uren geltenden Puffergleichung Hs0 K wird die Konzentration der H3O Ionen nur durch das Verh ltnis HA A bestimmt Dieses nimmt zu Beginn der Titration besonders stark ab da A in der vorgelegten Essigs ure zun chst nahe Null ist und durch die Zugabe von Natronlauge schnell ansteigt Da die H30 Ionen eine besonders hohe lonenbeweglichkeit aufweisen verringert sich entsprechend auch die Leitf higkeit m CASSY Lab 329 Automatische Titration von NHs mit NaH2PO Motorb rette E Beispiel laden Chemie Box 21 Beispiel laden pH Adapter S und Leitf higkeits Adapter S Versuchsbeschreibung Bei Verwendung einer Motorb rette in Kombination mit CASSY kann eine Titration inklusive Mess wertaufnahme voll automatisch durchgef hrt werden Die Titration einer schwachen Base wie Ammoniak mit einer schwachen S ure wie Natriumdihydro genphosphat ergibt eine sehr flach verlaufende pH Kurve Hier liefert die Messung der Leitf higkeit leichter auswertbare Daten Die gleichzeitige Aufnahme beider Kurven mit CASSY erm glicht einen direkten Vergleich und eine Beurteilung der jeweiligen Genauigkeit der Aquivalenzpunktbestimmung Ben tigte Ger te 1 Sensor CASSY 524 010 1 CASSY Lab 524 200 1 Chemie Box oder pH Leitf higkeits Adapter S 524 067 2 1 1 Leitf higk
587. zeichnen Anpassung durchf hren Integral berechnen oder eine der weiteren Auswertungen ein Ergebnis in die Statuszeile schreibt Die aktuellen Koordinaten k nnen auch in das Diagramm geschrieben werden Dabei muss der Me n punkt Text mit Alt T ber die Tastatur aufgerufen werden ohne die Position des Mauszeigers zu ver ndern da sonst die falschen Koordinaten bernommen werden Die aktuelle Einstellung kann als Vorgabe f r weitere Starts des Programms in den Allgemeinen Ein stellungen abgespeichert werden 18 CASSY Lab m Abk rzung Tastatur Alt K Linienbreite w hlen Die Linienbreite f r die Anzeige des Diagramms und der darin durchgef hrten Auswertungen ist ein stellbar Zur Auswahl stehen schmale mittelbreite und dicke Linien Die aktuelle Einstellung kann als Vorgabe f r weitere Starts des Programms in den Allgemeinen Ein stellungen abgespeichert werden Werteanzeige w hlen Es stehen sechs verschiedene Funktionen zur Verf gung um die Anzeige der Werte zu beeinflussen Werte einblenden Quadrate Dreiecke Kreise Rauten Verbindungslinien einblenden Verbindungslinien zwischen den Messpunkten Akima Interpolation Werte zwischen Messpunkten nach Akima interpoliert sinc Interpolation Werte zwischen Messpunkten mit sinc x sin nx rx interpoliert Balken einblenden Messwertbalken Achsen einblenden Nulllinie der x und y Achse Die aktuelle Einstellung kann als Vorgabe f r weitere Starts des Programms in den A
588. zger t 12 V 1 6 A verwenden Ein Sensor CASSY kann auch ein benachbartes Modul mit Spannung versorgen solange die Ge samtstromaufnahme Kleiner 1 6 A bleibt reicht f r max 2 Module schaltet bei berlast ab Erfor derlichenfalls weitere Sensor CASSYs separat mit Spannung versorgen Siehe auch m CASSY Lab 35 Technische Daten 5 12 1 Analoge Eing nge jeweils 2 beliebige Eing nge A und B gleichzeitig nutzbar 2 Analoge Spannungseing nge A und B auf 4 mm Sicherheitsbuchsen Aufl sung 12 Bit Messbereiche 0 3 1 3 10 30 100 V Messfehler 1 zuz glich 0 5 vom Bereichsendwert Eingangswiderstand 1 MQ Abtastrate max 200 000 Werte s 100 000 Werte s pro Eingang Anzahl Messwerte praktisch unbegrenzt PC abh ngig bis 100 Werte s bei h herer Messrate max 32 000 Werte 16 000 Werte pro Eingang 1 Analoger Stromeingang A auf 4 mm Sicherheitsbuchsen Messbereiche 0 1 0 3 1 3 A Messfehler Spannungsmessfehler zuz glich 1 Eingangswiderstand lt 0 5 Q au er bei berlast weitere Daten siehe Spannungseing nge 2 Analoge Eing nge auf Sensorbox Steckpl tzen A und B Anschluss aller CASSY Sensorboxen und Sensoren m glich Messbereiche 0 003 0 01 0 03 0 1 0 3 1 V Eingangswiderstand 10 kQ weitere Daten siehe Spannungseing nge Technische Daten ndern sich entsprechend einer aufgesteckten Sensorbox Erkennung der dann m glichen Messgr en und Bereiche automatisch durch CASSY Lab nach Aufstecken
589. zur Gef wand und den anderen Einbauten pH Sensor R hrst bchen Kalibrierung F r genaue Messungen sollte beim ersten Mal und sp ter in gr eren Zeitabst nden eine Kalibrierung der pH Elektrode erfolgen Einstellungen laden Chemie Box Einstellungen laden pH Adapter S und Leitf higkeits Adapter S In Einstellungen pHA1 Korrigieren w hlen pH Elektrode mit destilliertem Wasser absp len in die Pufferl sung pH 7 00 eintauchen und kurz bewegen e Als ersten Sollwert 7 00 eintragen und nach Erreichen eines stabilen Messwertes die Schaltfl che Offset korrigieren bet tigen e pH Elektrode mit destilliertem Wasser absp len in die Pufferl sung pH 4 00 eintauchen und kurz bewegen e Als zweiten Sollwert 4 00 eintragen und nach Erreichen eines stabilen Messwertes die Schaltfl che Faktor korrigieren bet tigen e Die Zellkonstante des Leitf higkeitssensors zur Chemie Box ist mit 0 58 bereits in CASSY Lab voreingestellt Wird ein anderer Leitf higkeitssensor verwendet ist dessen Zellkonstante in den Einstellungen CA1 unter Korrigieren als Faktor einzutragen und die Schaltfl che Faktor korrigieren zu bet tigen e Zur genaueren Bestimmung der Zellkonstante k nnen Kalibrierl sungen verwendet werden Dazu werden Becherglas und Leitf higkeitssensor zun chst mit destilliertem Wasser dann mit ca 30 40 ml Kalibrierl sung gesp lt In weitere 50 ml der Kalibrierl sung taucht man wie zur Messung e oe EE 328 CASSY Lab

CASSY Lab Handbuch (524 201)

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