Ph 08
Heimversuche

Goethe-Barometer

Experimente mit Plasteflaschen
Mechanik der Flüssigkeiten und Gase
Mario Brauer - Sächsischer Bildungsserver



Eine Plastflasche wird mit einem festsitzenden, durchbohrten Stopfen verschlossen. In die Bohrung wird ein U-förmiges Glasrohr eingeführt. Der eine Schenkel, der sich außerhalb des Rohres befindet, soll ca. 30 cm lang sein, der andere erheblich kürzer. Der Abstand der beiden parallel verlaufenden Schenkel beträgt etwa 8 cm.
Auf den Mantel der Flasche klebt man in Richtung der Flaschenachse eine Skale mit Millimetereinteilung, die sich unmittelbar hinter dem langen Schenkel des U-Rohres befindet. Die Flasche wird etwa zur Hälfte mit Wasser gefüllt und besonders sorgfältig verschlossen (siehe Bild). Hierbei ist die Verwendung des durchbohrten Schraubverschlusses der Flasche als Überwurfmutter zu erwägen. Um die Verdunstung zu verringern, wird die Öffnung des Glasrohres mit selbstklebendem Band verschlossen, in das man mit einer Stecknadel ein kleines Loch sticht. Die Flasche wird an einer Stelle befestigt, an der sich die Temperatur möglichst wenig ändert. Der Flüssigkeitsstand im U-Rohrschenkel wird auf der Skale markiert und entsprechend der Luftdruckangabe im Rundfunk beschriftet. Auf der Skale entspricht 1 cm etwa einer Druckänderung von 1 Millibar. Der Flüssigkeitsstand wird an jedem Tag ermittelt. Die angezeigten Druckänderungen entsprechen der Änderung des Luftdrucks.
Im Innern der Plastflasche wirkt auf die Wasseroberfläche immer derselbe Druck. Ist dieser Druck gleich dem Luftdruck, so steht das Wasser im äußeren Schenkel des Glasrohres gleich hoch wie in der Flasche. Steigt der Luftdruck, so wird die äußere Wassersäule soweit nach unten gedrückt, bis ihr Schweredruck der Druckänderung entspricht. Das dabei ins Innere der Flasche verdrängte Wasser führt zu einer so geringen Änderung der Höhe des Flüssigkeitsspiegels und damit des Luftdrucks in der Flasche, dass diese zu vernachlässigen sind. Damit ist der Schweredruck der Wassersäule im äußeren Schenkel gleich der Druckänderung.
Störenden Einfluss auf die Druckmessung hat lediglich die Temperatur. Die Temperaturänderung von einem Grad entspricht einer Änderung von etwa 1/273 des Druckes. Bei 1000 Millibar sind das mehr als 3 cm Wassersäule. Deshalb ist es, notwendig, das Ablesen bei gleicher Temperatur vorzunehmen.
Um den Einfluss kurzzeitiger Temperaturschwankungen zu verringern, empfiehlt es sich, die Flasche z.B. mit Schaumstoff thermisch zu isolieren.
Das Barometer ist so empfindlich, dass es bereits die Druckunterschiede in wenigen Metern Höhe sicher anzeigt. Wenn man die Flasche bei guter thermischer Isolation die Treppe hinaufträgt, verringert sich der Druck gut sichtbar. Besonders eindrucksvoll ist das Experiment, wenn man die Plastflasche mit in einen Fahrstuhl nimmt.
Nach Goethes Tod fand man eine solche Anordnung in seinem Schlafzimmer. Deshalb nennt man sie auch Goethe-Barometer.

http://www.physik.uni-muenchen.de/didaktik/U_materialien/leifiphysik/web_ph08/m14_schweredruck.htm



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