Ponyo's Heat tube - Versionsgeschichte

DHE: /* Druckbetrachtung */

2023-06-23T13:29:01Z

Druckbetrachtung

← Nächstältere Version		Version vom 23. Juni 2023, 15:29 Uhr
Zeile 28:		Zeile 28:
	====Druckbetrachtung====		====Druckbetrachtung====
	Qualitativ kann Wasser als ein ideales Gas verstanden werden und dessen Zustand lässt sich deshalb mit der idealen Gasgleichung darstellen:		Qualitativ kann Wasser als ein ideales Gas verstanden werden und dessen Zustand lässt sich deshalb mit der idealen Gasgleichung darstellen:
	~~<nowiki>~~$$p \cdot V=n \cdot R \cdot T~~$$</nowiki>~~
	~~<nowiki>$$~~p_\infty = n \cdot \frac{T}{V}$$~~</nowiki>~~		$$p \cdot V=n \cdot R \cdot T\\ p_\infty = n \cdot \frac{T}{V}$$

	Es folgt, dass der Druck in der Blase proportional zur Stoffmenge, und Temperatur und antiproportional zu Druck ist. Die Kraftwirkung der Blase auf die Wassersäule ist daher ungefähr:		Es folgt, dass der Druck in der Blase proportional zur Stoffmenge, und Temperatur und antiproportional zu Druck ist. Die Kraftwirkung der Blase auf die Wassersäule ist daher ungefähr:

NikolajS: /* Prozessbeschreibung */

2023-06-08T13:34:55Z

Prozessbeschreibung

← Nächstältere Version		Version vom 8. Juni 2023, 15:34 Uhr
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	==== Prozessbeschreibung ====		==== Prozessbeschreibung ====
	Durch Erhitzen des Wassers bilden sich anfangs kleine Gasbläschen ~~(Abb.1)~~, bis eine Gasblase so groß wird, dass sie nahezu den gesamten Querschnitt des Rohres ausfüllt (solch eine Gasblase wird auch als Taylor Bubble bezeichnet). Es bildet sich ein dünner Wasserfilm zwischen der Blase und der Innenwand des Rohrs. ~~[7] (Abb.2)~~ Dieser Wasserfilm wird von der Rohrinnenwand erhitzt und verdampft. Der Druck in der Blase steigt, bis der gesamte Wasserfilm verdampft ist. Die Blase dehnt sich daher aus und verdrängt Wasser von der erhitzten Stelle aus dem offenen Ende des Rohrs, bis der Umgebungsdruck dem Druck in der Gasblase entspricht. ~~(Abb.3)~~ Dem System wird nun weniger Energie hinzugegeben, da der Wärmeübertragungskoeffizient von Gasen kleiner ist, als der von Flüssigkeiten. Weiterhin kondensiert Wasserdampf an den nicht erhitzten Stellen des Glases und an den Phasengrenzen zum abkühlenden Wasser. Dies führt zu einer Drucksenkung in der Gasblase, weshalb die Blase kollabiert. Hierbei wird nun kaltes Wasser aus dem Becherglas durch das offene Ende hineingezogen, was zu einer weiteren Abkühlung des Systems führt. Dann wird das Wasser wieder durch die Wärmequelle erhitzt und der Vorgang beginnt von neuem.		Durch Erhitzen des Wassers bilden sich anfangs kleine Gasbläschen, bis eine Gasblase so groß wird, dass sie nahezu den gesamten Querschnitt des Rohres ausfüllt (solch eine Gasblase wird auch als Taylor Bubble bezeichnet). Es bildet sich ein dünner Wasserfilm zwischen der Blase und der Innenwand des Rohrs. Dieser Wasserfilm wird von der Rohrinnenwand erhitzt und verdampft. Der Druck in der Blase steigt, bis der gesamte Wasserfilm verdampft ist. Die Blase dehnt sich daher aus und verdrängt Wasser von der erhitzten Stelle aus dem offenen Ende des Rohrs, bis der Umgebungsdruck dem Druck in der Gasblase entspricht. Dem System wird nun weniger Energie hinzugegeben, da der Wärmeübertragungskoeffizient von Gasen kleiner ist, als der von Flüssigkeiten. Weiterhin kondensiert Wasserdampf an den nicht erhitzten Stellen des Glases und an den Phasengrenzen zum abkühlenden Wasser. Dies führt zu einer Drucksenkung in der Gasblase, weshalb die Blase kollabiert. Hierbei wird nun kaltes Wasser aus dem Becherglas durch das offene Ende hineingezogen, was zu einer weiteren Abkühlung des Systems führt. Dann wird das Wasser wieder durch die Wärmequelle erhitzt und der Vorgang beginnt von neuem.

	==== Energiebilanz ====		==== Energiebilanz ====

NikolajS: /* Änderung vom Abstand zwischen Windungen (Energieinput) */

2023-06-08T13:12:40Z

Änderung vom Abstand zwischen Windungen (Energieinput)

← Nächstältere Version		Version vom 8. Juni 2023, 15:12 Uhr
Zeile 89:		Zeile 89:
	====Änderung vom Abstand zwischen Windungen (Energieinput)====		====Änderung vom Abstand zwischen Windungen (Energieinput)====

	Experimente mit unterschiedlichen Abständen zwischen ~~einzelne Windlungen~~ haben gezeigt, dass die durchschnittliche Periodendauer kleiner wird~~, wenn die Abstände kleiner sind~~. Die Diagramme zeigen die ~~gevideotrackte~~ Position des oberen und unteren Endes der Taylorbubble zu einem gegebenen Zeitpunkt. Es wird ersichtlich, dass in dem Zeitintervall von 50 Sekunden sich mehr Taylorbubbles bei größerer Windungsdichte bilden.		Experimente mit unterschiedlichen Abständen zwischen den einzelnen Windungen haben gezeigt, dass bei kleineren Abständen auch die durchschnittliche Periodendauer kleiner wird. Die Diagramme zeigen die Position, welche wir durch Videotracking erhalten haben, des oberen und unteren Endes der Taylorbubble zu einem gegebenen Zeitpunkt. Es wird ersichtlich, dass in dem Zeitintervall von 50 Sekunden sich mehr Taylorbubbles bei größerer Windungsdichte bilden.

	==Fazit==		==Fazit==

NikolajS: /* Änderung von Abstand zwischen Windlungen (Energieinput) */

2023-06-08T13:08:19Z

Änderung von Abstand zwischen Windlungen (Energieinput)

← Nächstältere Version		Version vom 8. Juni 2023, 15:08 Uhr
Zeile 87:		Zeile 87:
	Obwohl die Experimente mit verschiedenen Positionen der Hitzequelle keine Proportionalität zur Periodendauer oder zur Taylorbubble Höhe gezeigt haben, ist aus diesen Experimenten deutlich geworden, dass die Höhe der Taylorbubble ungefähr linear proportional zur Periodendauer ist.		Obwohl die Experimente mit verschiedenen Positionen der Hitzequelle keine Proportionalität zur Periodendauer oder zur Taylorbubble Höhe gezeigt haben, ist aus diesen Experimenten deutlich geworden, dass die Höhe der Taylorbubble ungefähr linear proportional zur Periodendauer ist.

	====Änderung ~~von~~ Abstand zwischen ~~Windlungen~~ (Energieinput)====		====Änderung vom Abstand zwischen Windungen (Energieinput)====

			Experimente mit unterschiedlichen Abständen zwischen einzelne Windlungen haben gezeigt, dass die durchschnittliche Periodendauer kleiner wird, wenn die Abstände kleiner sind. Die Diagramme zeigen die gevideotrackte Position des oberen und unteren Endes der Taylorbubble zu einem gegebenen Zeitpunkt. Es wird ersichtlich, dass in dem Zeitintervall von 50 Sekunden sich mehr Taylorbubbles bei größerer Windungsdichte bilden.

	Experimente mit unterschiedlichen Abständen zwischen einzelne Windlungen haben gezeigt, dass die durchschnittliche Periodendauer kleiner wird, wenn die Abstände kleiner sind. Die Diagramme zeigen die gevideotrackte Position des oberen und unteren Endes der Taylorbubble zu einem gegebenen Zeitpunkt. Es wird ersichtlich, dass in dem Zeitintervall von 50 Sekunden sich mehr Taylorbubbles bei größerer Windungsdichte bilden.
	==Fazit==		==Fazit==

NikolajS: /* Glasrohr Durchmesseränderung */

2023-06-08T13:05:58Z

Glasrohr Durchmesseränderung

← Nächstältere Version		Version vom 8. Juni 2023, 15:05 Uhr
Zeile 67:		Zeile 67:
	{\| class="wikitable"		{\| class="wikitable"
	!Durchmesser Ø		!Durchmesser Ø
			!Wiederholbar
			!Taylor Bubble
			\|-
	!3mm		!3mm
			\|nein
			\|nicht kollabiert
			\|-
	!6mm		!6mm
			\|ja
			\|formed und kollabiert
			\|-
	!10mm		!10mm
	\|-
	~~\|Wiederholbar~~
	~~\|nein~~
	~~\|ja~~
	\|nein		\|nein
	\|-
	~~\|Taylor Bubble~~
	~~\|nicht kollabiert~~
	~~\|formed und kollabiert~~
	\|nicht formed		\|nicht formed
	\|}		\|}

NikolajS: /* Energieverlust */

2023-06-08T12:44:38Z

Energieverlust

← Nächstältere Version		Version vom 8. Juni 2023, 14:44 Uhr
Zeile 100:		Zeile 100:
	Der Energieverlust durch Wärmeleitung kann mit der Formel für Wärmeübertragung quantifiziert werden, hierbei sind T<sub>1</sub>, T<sub>2</sub> die Temperaturen der beiden Körper und der Umwelt zwischen welchen Wärme übertragen wird.		Der Energieverlust durch Wärmeleitung kann mit der Formel für Wärmeübertragung quantifiziert werden, hierbei sind T<sub>1</sub>, T<sub>2</sub> die Temperaturen der beiden Körper und der Umwelt zwischen welchen Wärme übertragen wird.

	Q_L = α · A · (T_1 − T_2)		<nowiki>$$Q_L = \alpha · A · (T_1 − T_2)$$</nowiki>

	==Erfolge==		==Erfolge==

NikolajS: /* Energieverlust */

2023-06-08T12:41:08Z

Energieverlust

← Nächstältere Version		Version vom 8. Juni 2023, 14:41 Uhr
Zeile 100:		Zeile 100:
	Der Energieverlust durch Wärmeleitung kann mit der Formel für Wärmeübertragung quantifiziert werden, hierbei sind T<sub>1</sub>, T<sub>2</sub> die Temperaturen der beiden Körper und der Umwelt zwischen welchen Wärme übertragen wird.		Der Energieverlust durch Wärmeleitung kann mit der Formel für Wärmeübertragung quantifiziert werden, hierbei sind T<sub>1</sub>, T<sub>2</sub> die Temperaturen der beiden Körper und der Umwelt zwischen welchen Wärme übertragen wird.

	QL = α · A · (T1 − T2)		Q_L = α · A · (T_1 − T_2)

	==Erfolge==		==Erfolge==

NikolajS: /* Prozessbeschreibung */

2023-06-08T12:39:56Z

Prozessbeschreibung

← Nächstältere Version		Version vom 8. Juni 2023, 14:39 Uhr
Zeile 93:		Zeile 93:
	==== Prozessbeschreibung ====		==== Prozessbeschreibung ====
	Durch Erhitzen des Wassers bilden sich anfangs kleine Gasbläschen (Abb.1), bis eine Gasblase so groß wird, dass sie nahezu den gesamten Querschnitt des Rohres ausfüllt (solch eine Gasblase wird auch als Taylor Bubble bezeichnet). Es bildet sich ein dünner Wasserfilm zwischen der Blase und der Innenwand des Rohrs. [7] (Abb.2) Dieser Wasserfilm wird von der Rohrinnenwand erhitzt und verdampft. Der Druck in der Blase steigt, bis der gesamte Wasserfilm verdampft ist. Die Blase dehnt sich daher aus und verdrängt Wasser von der erhitzten Stelle aus dem offenen Ende des Rohrs, bis der Umgebungsdruck dem Druck in der Gasblase entspricht. (Abb.3) Dem System wird nun weniger Energie hinzugegeben, da der Wärmeübertragungskoeffizient von Gasen kleiner ist, als der von Flüssigkeiten. Weiterhin kondensiert Wasserdampf an den nicht erhitzten Stellen des Glases und an den Phasengrenzen zum abkühlenden Wasser. Dies führt zu einer Drucksenkung in der Gasblase, weshalb die Blase kollabiert. Hierbei wird nun kaltes Wasser aus dem Becherglas durch das offene Ende hineingezogen, was zu einer weiteren Abkühlung des Systems führt. Dann wird das Wasser wieder durch die Wärmequelle erhitzt und der Vorgang beginnt von neuem.		Durch Erhitzen des Wassers bilden sich anfangs kleine Gasbläschen (Abb.1), bis eine Gasblase so groß wird, dass sie nahezu den gesamten Querschnitt des Rohres ausfüllt (solch eine Gasblase wird auch als Taylor Bubble bezeichnet). Es bildet sich ein dünner Wasserfilm zwischen der Blase und der Innenwand des Rohrs. [7] (Abb.2) Dieser Wasserfilm wird von der Rohrinnenwand erhitzt und verdampft. Der Druck in der Blase steigt, bis der gesamte Wasserfilm verdampft ist. Die Blase dehnt sich daher aus und verdrängt Wasser von der erhitzten Stelle aus dem offenen Ende des Rohrs, bis der Umgebungsdruck dem Druck in der Gasblase entspricht. (Abb.3) Dem System wird nun weniger Energie hinzugegeben, da der Wärmeübertragungskoeffizient von Gasen kleiner ist, als der von Flüssigkeiten. Weiterhin kondensiert Wasserdampf an den nicht erhitzten Stellen des Glases und an den Phasengrenzen zum abkühlenden Wasser. Dies führt zu einer Drucksenkung in der Gasblase, weshalb die Blase kollabiert. Hierbei wird nun kaltes Wasser aus dem Becherglas durch das offene Ende hineingezogen, was zu einer weiteren Abkühlung des Systems führt. Dann wird das Wasser wieder durch die Wärmequelle erhitzt und der Vorgang beginnt von neuem.

	~~"Bild" (Prozessbeschreibung)~~

	==== Energiebilanz ====		==== Energiebilanz ====

NikolajS: /* Quellen */

2023-06-08T12:38:27Z

Quellen

← Nächstältere Version		Version vom 8. Juni 2023, 14:38 Uhr
Zeile 111:		Zeile 111:
	*1. Platz Teamwertung BeGYPT ([[Robin Schulze-Tammena]], [[Fabian Schmidt]])		*1. Platz Teamwertung BeGYPT ([[Robin Schulze-Tammena]], [[Fabian Schmidt]])
	==Quellen==		==Quellen==
	[1] Lehrbuch Physik der Naturwissenschaften und Technik 8.Auflage 978-3–662-58280-0		[1] Lehrbuch Physik der Naturwissenschaften und Technik 8.Auflage ISBN: 978-3–662-58280-0

	[2] <nowiki>https://www.isabellenhuette.de/fileadmin/Daten/Praezisionslegierungen/Datenblaetter_Widerstand/ISAOHM.pdf</nowiki>		[2] <nowiki>https://www.isabellenhuette.de/fileadmin/Daten/Praezisionslegierungen/Datenblaetter_Widerstand/ISAOHM.pdf</nowiki>

NikolajS: /* Druckbetrachtung */

2023-06-08T12:26:01Z

Druckbetrachtung

← Nächstältere Version		Version vom 8. Juni 2023, 14:26 Uhr
Zeile 28:		Zeile 28:
	====Druckbetrachtung====		====Druckbetrachtung====
	Qualitativ kann Wasser als ein ideales Gas verstanden werden und dessen Zustand lässt sich deshalb mit der idealen Gasgleichung darstellen:		Qualitativ kann Wasser als ein ideales Gas verstanden werden und dessen Zustand lässt sich deshalb mit der idealen Gasgleichung darstellen:
	<nowiki>$$p \cdot V=n \cdot R \cdot T$$</nowiki> <nowiki>$$p_\infty = n \cdot \frac{T}{V}$$</nowiki>		<nowiki>$$p \cdot V=n \cdot R \cdot T$$</nowiki>
			<nowiki>$$p_\infty = n \cdot \frac{T}{V}$$</nowiki>

	Es folgt, dass der Druck in der Blase proportional zur Stoffmenge, und Temperatur und antiproportional zu Druck ist. Die Kraftwirkung der Blase auf die Wassersäule ist daher ungefähr:		Es folgt, dass der Druck in der Blase proportional zur Stoffmenge, und Temperatur und antiproportional zu Druck ist. Die Kraftwirkung der Blase auf die Wassersäule ist daher ungefähr: