Experimente zum Treibhauseffekt

Grundlage:
Stefan-Boltzmann-Gesetz, siehe Abschnitt 1; die Thermospannung der Thermosäule ist angenähert proportional zur Differenz zwischen einfallender Strahlungsleistung und bei Umgebungstemperatur ausgesandter [5].

Aufbau:

a: Aluminiumtopf mit Wasser, außen berußt, 
b: Thermometer, 
c: Tauchsieder, 
d: Thermosäule mit Anzeigegerät

Ablauf:
Eiswasser wird mit Hilfe des Tauchsieders schrittweise bis zum Sieden erwärmt. Bei etwa 10 Temperaturen zwischen 273 K und 373 K wird die Thermospannung U_th registriert und über der 4. Potenz der Temperatur T aufgetragen.

Ergebnis: 
Die Messwertpunkte lassen sich gut durch eine Gerade verbinden; mit einer geeigneten Konstanten k lautet ihre Gleichung
U_th = k · T⁴ + U₀.

Der Summand U₀ beschreibt die Tatsache, dass U_th nicht bei T= 0 K, sondern bei der Umgebungstemperatur von etwa T = 290 K null Volt beträgt [5]. Im Temperaturbereich von 272K bis 373K gilt das Stefan-Boltzmann-Gesetz.

Bemerkung:
Es empfiehlt sich, die Thermospannungen zusätzlich über T³ und T⁵ aufzutragen und zu zeigen, dass die Punkte sich dann nicht so gut durch eine Gerade verbinden lassen. Erfahrungsgemäß bietet eine nichtlinear geteilte Skala Schülern der Sekundarstufe 1 Verständnisprobleme, so dass für die Auswertung dieses Versuches relativ viel Zeit benötigt wird.

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