Hallo Sebastian! Eilt überhaupt nicht, wollte nur mal sehen, wieviel zusammen kommen würde. Bei mir wird es eine Winterbeschäftigung. Habe noch ein weiteres Instrument entdeckt, auf der Homepage von Glashütte. Wohl eine Konstruktion von Strasser Rohde und etwas einfacher zu konstruieren als das Rieflerinstrument. Hat bestimmt auch positive Auswirkungen auf das Pendel, da das Gewicht mittig montiert wird.
image.jpg - Bild entfernt (keine Rechte)
Noch einfacher ein Instrument ohne Anzeige mit Gewichten links und rechts vom Pendel montiert.
Gast
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Im Zusammenhang mit der "Luftdruckkompensation" möchte ich darauf hinweisen, dass die Luftreibung, die das Pendel bremst, nur indirekt vom Luftdruck abhängig ist. Die eigentlich relevante Größe ist die Luftdichte. Die Luftdichte ändert sich aber in Abhängigkeit von Druck und Temperatur. Sie steigt, wenn der Druck steigt bzw. die Temperatur fällt.
Wenn ein Pendel bezüglich der temperaturabhängigen Längenänderung exakt kompensiert ist, dann ist der nachträgliche Anbau einer Barometerdose eigentlich der falsche Weg, da bei gleichzeitig steigendem Druck und steigender Temperatur (jeweile um z.B. 2%, bei der Temp. auf den absoluten Nullpunkt bezogen) die Barometerdose ansprechen wird, obwohl sich die Dichte nicht ändert.
Richtig wäre in diesem Fall eine "Dichtedose" die sehr einfach zu realisieren ist: Statt die Dose luftleer zu machen und eine Feder einzubauen, sollte die Dose mit einem Edelgas (zur Oxidationsvermeidung, z.B. Argon) gefüllt werden - fertig ist die Dichtedose. Sie wird bei steigendem Druck zusammengedrückt, während sie sich bei steigender Temeratur dehnt. Im obigen Beispiel würde sie also keine "falsche" Druckkompensation erzeugen :-)
Hallo Willy, die Luftdruckkompensation dient aber nicht der Kompensierung der Änderung von Luftreibung sondern der Änderungung des Auftriebs des Pendels im Medium Luft. Beide wirken sich ganz unterschiedlich auf die Schwingungsdauer aus. Wie groß die Beiträge jeweils sind, läßt sich ausrechnen (tu ich jetzt aber nicht ) Gruß, Frank
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Also Willy, ganz kann ich Deinen Ausführungen nicht zustimmen.
1. Die Dichte hängt von Druck UND Temperatur ab. Soweit korrekt.
2. Steigen Druck UND Temperatur, so ist nicht automatisch die Folge, dass die Dichte konstant bleibt. Das ist nur bei adiabatischer Zustandsänderung der Fall, also wenn sich das Medium in einem konstanten Volumen befindet. Da sich unsere Pendeluhr wahrscheinlich nicht in einem druckdichten Tank befindet, ist das nicht zutreffend.
In offener Atmosphäre kann die Temperatur steigen und trotzdem gleichzeitig der Druck sinken.
Bei gleichzeitig steigender Temperatur und steigendem Druck in offener Atmosphäre wird sich die Dichte erhöhen oder vermindern, je nachdem welcher Änderungsbetrag einer der beiden Größen bei dem betreffenden Medium die größere Wirkung erzielt.
3. Wird die Barometerdose mit einem beliebigen Gas gefüllt, so wird dieses sich bei Temperaturerhöhung ausdehnen und die Barometerdose auseinanderdrücken. Ob dabei diese Längenzunahme die temperaturabhängige Dichteänderung kompensiert, wage ich zu bezweifeln, denn die Längenänderung wird wahrscheinlich vom Füllgas und dessen Fülldruck abhängen.
@praezis: Je höher die Dichte wird, desto stärker wird auch der Auftrieb, wodurch die Rückstellkraft sinkt und das Pendel langsamer wird. Der Effekt geht also in die gleiche Richtung wie die Luftreibung (höhere Dichte => langsamer).
> Wie groß die Beiträge jeweils sind, läßt sich > ausrechnen (tu ich jetzt aber nicht)
Stimmt. Habe ich auch gemacht. Der Effekt der Reibung überwiegt gegenüber dem Auftrieb deutlich. Außerdem ist auch der Auftrieb zunächst von der Dichte abhängig und nicht vom Druck - der kommt wieder nur indirekt ins Spiel.
@Enno: Gemäß der idealen Gasgleichung (die bei Umgebungsbedingungen für Luft sehr gut erfüllt ist), ist die Dichte proportional zum Druck und umgekehrt proportional zur Temperatur. Da in meinem Beispiel beide Größen um 2% steigen sollten (ca. +20 hPa und ca. +6°C) war die Konstanz der Dichte erfüllt. Natürlich kann in offener Atmosphäre die Temperatur steigen und der Druck sinken, wodurch sich die Dichte gleich doppelt ändert. Mit dem Beispiel wollte ich nur auf das Dilemma bei Druckdosen aufmerksam machen.
> Ob dabei diese Längenzunahme die temperaturabhängige > Dichteänderung kompensiert, wage ich zu bezweifeln, > denn die Längenänderung wird wahrscheinlich vom Füllgas > und dessen Fülldruck abhängen.
Einfach für z.B. Argon die Literatur-Messwerte mit der idealen Gasgleichung vergleichen und feststellen, dass die ideale Gasgleichung auch für Argon bei "üblichen" Umgebungsbedingungen (0 - 100°C und 0 - 10bar, habe ich geprüft) mit mehr als 99% Genauigkeit gilt ;-) Der Fülldruck sollte natürlich bei etwa 1 bar liegen, damit die Dose nicht sinnlos deformiert wird. Insofern kann ich Deine Zweifel ausräumen.
Hallo zusammen! Ich lese schon seit geraumer Zeit hier im Forum mit und bin auch schon seit ein paar Wochen angemeldet, hier nun mein erster Beitrag...
Nun zum Thema: Wenn ich mich nicht irre, dann spielt die Luftfeuchtigkeit auch noch eine nicht zu vernachlaessigende Rolle in diesem Zusammenhang.
@Willy, alles klar, nun habe ich verstanden, was Du meintest.
Den Satz "da bei gleichzeitig steigendem Druck und steigender Temperatur (jeweile um z.B. 2%, bei der Temp. auf den absoluten Nullpunkt bezogen) die Barometerdose ansprechen wird" hatte ich so verstanden, dass das Barometer erst bei 2% Änderung anspricht.
Diese Physikalischen Zusammenhänge sind eigentlich schon fast Jahrhunderte bekannt. Da frage ich mich, warum benutzte keiner der berühmten Edeluhrmacher "Dichtedosen"? Statt mit Argon dürften die doch wohl auch luftgefüllt entsprechend funktionieren.
@Wutzje: Ja, die Luftfeuchtigkeit ist ein weiteres Problem. Bei einer Änderung der rel. Luftfeuchte von 40% auf 60% (bei 20°C) sinkt die Luftdichte um ca. 0,002 kg/m^3. Im Vergleich zur Dichteänderung durch den Druck (20 hPa bewirken ca. 0,02 kg/m^3 Dichteänderung) ist das zwar recht wenig, doch da sich die Luftfeuchte typischerweise viel langsamer (Jahresperiode) als der Druck ändert, sind durchaus messbare Fehler zu erwarten.
@Enno: Nachdem ich die "alte" Literatur zum Thema "Barometerkompensation" gelesen hatte, stellte sich die Situation für mich folgendermaßen dar: 1. Nur etwa 1/3 der Autoren hatten damals verstanden, dass die Dichte (und eben nicht der Druck) die entscheidende Größe ist. 2. Die kinetische Gastheorie (ab ca. 1860) war noch nicht allgemein akzeptiert. 3. Das Gas-Gesetz von Gay Lussac war zwar bekannt, doch mangels SI-Einheiten nur "unhandlich" zu verwenden.
Insofern ist es nicht verwunderlich, dass auf bekannte und funktionierende Barometerdosen zurückgegriffen wurde und die Weiterentwicklung zu einer "Dichtedose" ausblieb.
Luftgefüllte Dosen würden prinzipiell auch funktionieren. Ich hätte aber Bedenken, dass der Luftsauerstoff mit der Zeit das CuBe oxidiert, wodurch sich die Dose zusammenzieht. Argon wird als Schutzgas beim Schweißen eingesetzt (weil es inert ist) und ist preiswert verfügbar.
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Luftdruckkompensation des Pendels
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12.05.2013 11:51
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