Ohmisches Gesetz

Wissenschaft Naturwissenschaften allgemein
#1

Guten Tag,

ich habe da mal ein groooooßes Problem:

Mein Lehrer hat uns aufgegeben einen Versuch zu planen.
Jedoch habe ich da so meine Schwierigkeiten:

Wir sollen den Wiederstand von beispielsweise Eisen messen.
Umso größer jedoch U/V wird, umso ungenauer wird dieses, da die Temperatur steigt.
Bei dem ohmischen Gesetz, welches wir am Ende nutzen sollen, darf es jedoch keine Temperaturschwankungen geben.
Unser Lehrer meinte zusätzlich, wir müssten es irgendwie eine art „kühlen“ .

Ich kann damit nichts anfangen.
Jedoch hoffe ich ihr. wäre supper, wenn ihr mir helfen würdet .

Tschüss x)

#2

Hallo Yvonne!

Wir sollen den Wiederstand von beispielsweise Eisen messen.
Umso größer jedoch U/V wird, umso ungenauer wird dieses, da
die Temperatur steigt.
Bei dem ohmischen Gesetz, welches wir am Ende nutzen sollen,
darf es jedoch keine Temperaturschwankungen geben.
Unser Lehrer meinte zusätzlich, wir müssten es irgendwie eine
art „kühlen“ .

Das Ohmsche Gesetz mag zwar für den einen oder anderen ziemlich „kohmisch“ sein, schreibt sich aber dennoch ohne i. :wink:

Im Prinzip hat Euch Euer Lehrer alles gesagt:
Eisen wird heiß, wenn viel Strom durch fließt. Man möchte aber, dass es die gleiche Temperatur behält. Also muss man es kühlen.

Stell Dir mal vor es ist Hochsommer. Du verbringst mit Freunden einen Nachmittag am Baggersee. 30° im Schatten. Ihr habt Durst. Zum Glück hast Du eine Flasche Limo dabei. Du stellst jedoch fest, dass die Flasche viel zu heiß zum Trinken ist, weil sie eine Zeitlang in der Sonne gelegen hat. Am See gibt es weder Kühlschrank noch Eiswürfel. Wie sorgst Du dafür, dass die Limo dennoch eine angenehm kühle Trinktemperatur hat?

Michael

#3

Stell Dir mal vor es ist Hochsommer. Du verbringst mit
Freunden einen Nachmittag am Baggersee. 30° im Schatten. Ihr
habt Durst. Zum Glück hast Du eine Flasche Limo dabei. Du
stellst jedoch fest, dass die Flasche viel zu heiß zum Trinken
ist, weil sie eine Zeitlang in der Sonne gelegen hat. Am See
gibt es weder Kühlschrank noch Eiswürfel. Wie sorgst Du dafür,
dass die Limo dennoch eine angenehm kühle Trinktemperatur hat?

Michael ?
Versteh ich das nun so, das ich mir ein Glas mit kaltem Wasser nehme und den Draht da rein tue ?
Wasser und Strom, das geht doch nicht!?

#4

Hallo!

Michael ?

Ja!

Versteh ich das nun so, das ich mir ein Glas mit kaltem Wasser
nehme und den Draht da rein tue ?
Wasser und Strom, das geht doch nicht!?

Im Prinzip hast Du schon recht, man sollte da vorsichtig sein. Aber: Ihr werdet mit Spannungen arbeiten, die für den menschlichen Körper völlig ungefährlich sind. An eine Taschenlampenbatterie kann man auch hinfassen, ohne dass man eine geschossen kriegt.

Außerdem nimmt der Strom bekanntlich immer den Weg des geringsten Widerstandes. Da Eisen den Strom viel, viel besser leitet als Wasser, wird der bei Weitem überwiegende Teil des Stroms im Draht fließen und nicht den beschwerlichen Weg durchs Wasser nehmen.

Aber wenn Euch das zu gefährlich ist, könnt Ihr ja auch mit Luft kühlen (kräftig pusten!)…

Michael

#5

Huhu,

das Wasser ist ja in dem Sinne nichts anderes als ein Parallelwiderstand.
Weiß ja nicht wie die Verhältnisse sind aber ob der Änderung des Widerstands durch das Wasser geringer als durch den Temperaturanstieg muss man erstmal klären.
Wenn man mit Wasser kühlen will, könnte man den Draht ja vorher wasserdicht einpacken …

Gruß
TeaAge

#6

Hallo!

das Wasser ist ja in dem Sinne nichts anderes als ein
Parallelwiderstand.
Weiß ja nicht wie die Verhältnisse sind aber ob der Änderung
des Widerstands durch das Wasser geringer als durch den
Temperaturanstieg muss man erstmal klären.

Man kann es ja mal durchspielen. Wikipedia gibt als spezifische Leitfähigkeit zwischen 0,05 µS/cm (chemisch reines Wasser) und 500 µS/cm (Leitunswasser) an. Rechnen wir mal mit 1 µS/cm als grobe Hausnummer für das in der Schule verwendete demineralisierte Wasser.

Sagen wir, der Versuch wird in einem kubischen Gefäß mit 5 cm Kantenlänge durchgeführt, dann gilt

G (H2O) = A/l * σ = 5 cm * 1 µS/cm = 5 µS => R(H2O) = 200.000 Ω

Der Draht aus Eisen hat einen Durchmesser von 0,2 mm und eine Länge von 10 cm:

G (Fe) = A/l = πr²/l * σ = 5 * 10-5cm * 105S/cm = 5 Ω

(Wenn ich mich nicht verrechnet habe, fließt durch den Draht 40.000mal mehr Strom als durchs Wasser).

Ich finde, das spricht eine deutliche Sprache…

Michael

#7

Hey,

ich bin mir bei deiner Rechnung nicht sicher ob man das gesamte Wasservolumen einrechnen muss oder nur das der Strecke zwischen den beiden Polen.

Hier wurde übrigens mal der Widerstand von Wasser in Abhängigkeit der Härte untersucht … hier wird auf jeden Fall nur von Widerstanden von 700 bis 4000 Ohm gesprochen.
Doof nur, das dort keine Angaben zu den Messbedingungen stehen, also gemessenes Volumen, Temperatur … keine Ahnung was noch.

Am liebsten würde ich jetzt ein Messgerät ins Wasser stecken … da fällt mir ein, dass ich unbedingt mal eins kaufen muss.

Aber hat mich doch erstaunt wie hoch der spezifische Widerstand von Wasser ist. Dachte eigentlich das Wasser relativ gut leitet …

Gruß
TeaAge

#8

Hallo!

Aber hat mich doch erstaunt wie hoch der spezifische
Widerstand von Wasser ist. Dachte eigentlich das Wasser
relativ gut leitet …

„relativ“ ist so eine Sache. Verglichen mit Glas oder Polyethylen leitet Wasser ganz ausgezeichnet. Verglichen mit Silber ist Wasser praktisch ein Isolator.

Die Leitfähigkeit von Wasser hängt ganz extrem von der Konzentration der enthaltenen Ionen ab. Chemisch reines Wasser enthält nunmal nur seine eigenen Ionen (10>sup>-7 mol/l H3O+). Die Ionenkonzentration kannst Du verdoppeln, indem Du auf einen Liter Wasser 10-7 mol NaCl gibst. Das sind dann doch immerhin 5,8 µg Kochsalz. (In Worten: Fünf Komma Acht Mikrogramm auf einen Liter Wasser)

Leitungswasser dürfte schon zehntausendmal mehr Ionen enthalten als chemisch reines Wasser - und entsprechend leitfähiger sein.

Michael

P.S.: Das waren alles nur größenmäßige Abschätzungen, also jetzt bitte nicht mit solchen Argumenten kommen, die Ionen seien je nach Größe unterschiedlich mobil.

Übrigens sagte ich hier stets „chemisch reines“ Wasser und nicht destilliertes Wasser, weil selbst destilliertes Wasser durch die Aufnahme von Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre viel leitfähiger ist als reines Wasser.