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Versuche

Druck in Abhängigkeit von der Temperatur

Zielsetzung

  • Mit diesem Experiment lernst du, wie sich die Temperatur auf den Druck auswirkt. 

Hinweise zum Experiment

Damit in Chemie bzw. beim Experimentieren keine Unfälle passieren, musst du auf die Sicherheit achten. Die Sicherheit ist immer wichtig, wenn du in einem Fachraum oder Labor bist. Bitte beachte bei allen Experimenten die Hinweise zur Sicherheit im Labor.

CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung; Hanne Rautenstrauch
Abb. 1 Versuchsmaterial

Material

  • Luftballon
  • 2 große Bechergläser
  • Wasserkocher
  • Tiegelzange
  • Pipette

Chemikalien

  • Wasser
  • Aceton (Abb. 1)
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Edukte

Stoffname Summenformel Gefahrenhinweise
Wasser \(\ce {H2O} \)
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
Aceton \(\ce{C3H6O}\)
GHS02 - Entzündlich GHS07 - Giftig Kat. 4 (Gesundheitsschädlich), Ätz- oder Reizwirkung Kat. 2, niedrigere systemische Gesundheitsgefährdung
H225: Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar. H319: Verursacht schwere Augenreizung. H336: Kann Schläfrigkeit und Benommenheit verursachen.
P210: Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P240: Behälter und zu befüllende Anlage erden. P305+P351+P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. P403+P233: An einem gut belüfteten Ort aufbewahren. Behälter dicht verschlossen halten.
Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
Wasser
\(\ce {H2O} \)
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
Aceton
\(\ce{C3H6O}\)
GHS02 - Entzündlich GHS07 - Giftig Kat. 4 (Gesundheitsschädlich), Ätz- oder Reizwirkung Kat. 2, niedrigere systemische Gesundheitsgefährdung
H225: Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar. H319: Verursacht schwere Augenreizung. H336: Kann Schläfrigkeit und Benommenheit verursachen.
P210: Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P240: Behälter und zu befüllende Anlage erden. P305+P351+P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. P403+P233: An einem gut belüfteten Ort aufbewahren. Behälter dicht verschlossen halten.
CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung; Sarah Brauns/made with chemix.org
Abb. 2 Versuchsaufbau Druck in Abhändigkeit von Temperatur

Versuchsaufbau/Durchführung

  • Erhitze etwa 500 ml Wasser mit dem Wasserkocher.
  • Fülle eine Tropfpipette voll Aceton in einen Luftballon, drücke die Luft aus dem Luftballon und verschließe den Luftballon mit Hilfe eines Knotens.
  • Fülle in das erste Becherglas das heiße Wasser und lege in das heiße Wasser den Luftballon mit dem Aceton (Abb. 2). Beschreibe deine Beobachtungen direkt zu Beginn und nach 2 Minuten.  
  • Fülle in das zweite Becherglas kaltes Wasser.  
  • Lege dann den Luftballon in das zweite Becherglas und vergleiche deine Beobachtungen direkt zu Beginn und nach 2 Minuten.

Tipps und Tricks

Blase den Ballon vor den Versuch einmal auf und lasse die Luft wieder heraus, um ihn vorzudehnen. Tue dies nur, wenn der Ballon sauber ist und du ihn in den Mund nehmen darfst.

Aufgabe
Aufgabe

Erkläre deine Beobachtungen auf der Teilchenebene.

Lösung

Beobachtung

Legst du den Luftballon mit dem Aceton auf das heiße Wasser, bläht er sich auf. Wenn du ihn in das zweite Becherglas mit dem kalten Wasser legst, schrumpft der Luftballon nach kurzer Zeit wieder zusammen.  

 

Ergebnis

Die Wasser-Teilchen übertragen ihre Energie an die Aceton-Teilchen, so dass sich die Aceton-Teilchen schneller bewegen. Durch die schnellere Bewegung der Aceton-Teilchen treffen die Aceton-Teilchen häufiger auf die Teilchen des Luftballons. Dies bedeutet auf der Stoffebene, dass sich der Druck im Luftballon erhöht und der Luftballon sich aufbläht. Durch das Aufblähen vergrößert sich das Volumen, so dass der Druck wieder etwas sinkt. Erhöht sich die Geschwindigkeit der Aceton-Teilchen weiter, stoßen Aceton-Teilchen wieder häufiger gegen die Teilchen der Luftballon-Wand. Der Druck erhöht sich und der Luftballon bläht sich weiter auf.

Wenn der Luftballon in das kalte Wasser gegeben wird, wird den Aceton-Teilchen Energie entzogen und sie bewegen sich langsamer. Durch die langsamere Bewegung der Aceton-Teilchen, treffen die Aceton-Teilchen seltener gegen die Teilchen des Luftballons. Der Druck im Luftballon sinkt und der Luftballon schrumpft zusammen. Dadurch verringert sich das Volumen des Luftballons.