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Commit 3bea7630 authored by Roger Wolf's avatar Roger Wolf
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Spezifische_Waermekapazitaet/Spezifische_Waermekapazitaet.ipynb
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%% Cell type:markdown id:2383f609-cfe2-4bfd-9b16-e572fc77f735 tags:
# Fakultät für Physik
## Physikalisches Praktikum P2 für Studierende der Physik
Versuch P2-33, 34, 35 (Stand: April 2024)
[Raum F1-08](https://labs.physik.kit.edu/img/Praktikum/Lageplan_P2.png)
# Spezifische Wärmekapazität
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Name: __________________ Vorname: __________________ E-Mail: __________________
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Name: __________________ Vorname: __________________ E-Mail: __________________
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\end{equation*}
Gruppennummer: _____
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\end{equation*}
Betreuer: __________________
\begin{equation*}
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\end{equation*}
Versuch durchgeführt am: __________________
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**Beanstandungen zu Protokoll Version _____:**
\begin{equation*}
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%\text{\vspace{10cm}}
\end{equation*}
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Testiert am: __________________ Testat: __________________
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# Durchführung
**Die Anleitung zu diesem Versuch finden Sie [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Spezifische_Waermekapazitaet/README.md).**
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## Aufgabe 1: Spezifische Wärmekapazität aus Mischtemperatur
**Hinweise zu Aufgabe 1 finden in der Datei [Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Spezifische_Waermekapazitaet/doc/Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md).**
* Bestimmen Sie so genau wie mit den verfügbaren Mitteln möglich, die spezifische Wärmekapazität $c_{X}$ von Aluminium und noch eines weiteren Metalls, durch das Herstellen von Mischtemperaturen in einem Glas-Kalorimeter.
* Bearbeiten Sie hierzu die folgenden Aufgaben.
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### Aufgabe 1.1: Planung des Messvorhabens
* Beschreiben Sie das von Ihnen geplante Messvorhaben und den dazu verwendeten Aufgbau in eigenen Worten.
* Führen Sie ggf. geeignete Vergleichs- und Kalibrationsmessreihen durch, um sich von der Eignung der Methode zu überzeugen oder Korrekturen oder Unsicherheiten abzuschätzen.
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**Lösung:**
*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.*
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### Aufgabe 1.2: Durchführung des Messprogramms und Auswertung
* Führen Sie eine Messreihe geeigneter Länge für Aluminium und ein weiteres Metall Ihrer Wahl durch.
* Bestimmen Sie für Ihre Auswertung Unsicherheiten auf alle Parameter, die die Messung Ihrer Meinung nach beeinflussen können, pflanzen Sie diese auf das Ergebnis fort und vergleichen Sie mit der Erwartung.
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**Lösung:**
*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.*
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## Aufgabe 2: Spezifische Wärmekapazität von Aluminium als Funktion der Temperatur
**Hinweise zu Aufgabe 1 finden in der Datei [Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Spezifische_Waermekapazitaet/doc/Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md).**
**Hinweise zu Aufgabe 2 finden in der Datei [Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Spezifische_Waermekapazitaet/doc/Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md).**
* Messen Sie $c_{\mathrm{Al}}(T)$ in Abhängigkeit von der Temperatur in einem Bereich zwischen $T=100-300\,\mathrm{K}$.
* Bearbeiten Sie hierzu die folgenden Aufgaben.
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### Aufgabe 2.1: Datennahme
* Beschreiben Sie das VOrgehen in eigenen Worten.
* Beschreiben Sie das Vorgehen in eigenen Worten.
* Bereiten Sie die Datennahme vor, nehmen Sie die Messpunkte auf.
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**Lösung:**
*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.*
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%% Cell type:markdown id:2b33067c-65c9-41af-a706-99660650fe1a tags:
### Aufgabe 2.2: Kalibration des Thermoelements
* Kalibrieren Sie das $\mathrm{NiCr}$-$\mathrm{Ni}$-Thermoelement von ursprünglichen Angabe von Volt auf eine Temperaturmessung in Kelvin.
* Sie können diese Kalibration mit Hilfe der Datei [calibration.csv](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Spezifische_Waermekapazitaet/params/calibration.csv) vornehmen.
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**Lösung:**
*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.*
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%% Cell type:markdown id:78df9cd4-67ab-4c6e-ae47-1ef77ad1043e tags:
### Aufgabe 2.3: Korrektur des Wärmegangs
Trotz Wärmeisolation nimmt der für die Messung verwendete Aluminium-Hohlzylinder im Verlauf der Messung zusätzlich zur elektrischen Heizleistung Wärme aus der Umgebung auf (**Wärmegang**).
Trotz Wärmeisolation nimmt der für die Messung verwendete Aluminium-Hohlzylinder im Verlauf der Messung zusätzlich zur elektrischen Heizleistung Wärme aus der Umgebung auf (**Wärmegang**). Bestimmen Sie den Wärmegang und korrigieren Sie die in **Aufgabe 2.1** aufgezeichneten Daten entsprechend.
* Sie könnten den Wärmegang durch eine zweite, gleichartige Messung, ohne elektrische Heizung abschätzen (**Nullmessung**) und korrigieren. Eine solche Messung dauert allerdings $24$ Stunden, sie lässt sich also nicht an einem Versuchstag durchführen.
* Sie können stattdessen die Daten aus der Datei [waermegang.csv](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Spezifische_Waermekapazitaet/params/waermegang.csv) für diese Korrektur verwenden.
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**Lösung:**
*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.*
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%% Cell type:markdown id:f02992be-47d4-4753-a297-b3ac349f7303 tags:
### Aufgabe 2.4: Bestimmung von $c_{\mathrm{Al}}(T)$
* Bestimmen Sie den Verlauf der spezifischen Wärmekapazität von Aluminium als Funktion von $T$.
* Bestimmen Sie aus diesem Verlauf den Wert für $T=20^{\circ}\mathrm{C}$ und vergleichen Sie mit Ihrer Erwartung.
* Bestimmen Sie aus diesem Verlauf den Wert für $T_{\mathrm{Mix}}$ und vergleichen Sie mit dem Ergebnis aus **Aufgabe 1.2**.
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%% Cell type:markdown id:2c34c948-28bd-4655-8281-06df219eee22 tags:
**Lösung:**
*Fügen Sie Ihre Lösung zu dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden fügen Sie dem notebook eine Code-Zelle zu.*
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......
Spezifische_Waermekapazitaet/doc/Hinweise-Versuchsdurchfuehrung.md
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......@@ -58,6 +58,10 @@ Beschreiben und begründen Sie Ihre Versuchsplanung, **messen Sie sorgfältig un
#### Aufgabe 2.3: Korrektur des Wärmegangs
- Sie könnten den Wärmegang durch eine zweite, gleichartige Messung, ohne elektrische Heizung abschätzen (**Nullmessung**) und korrigieren. Eine solche Messung dauert allerdings $24$ Stunden, sie lässt sich also nicht an einem Versuchstag durchführen.
- Sie können stattdessen die Daten aus der Datei [waermegang.csv](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Spezifische_Waermekapazitaet/params/waermegang.csv) für diese Korrektur verwenden.
- Korrigieren Sie die Daten mit Hilfe von $K(U, T)$ aus **Aufgabe 2.2**.
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