Bierschaumversuch: Unterschied zwischen den Versionen

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Der Schaum eines frisch gezapften Biers zerfällt mit der Zeit. Obwohl die Gründe für das Platzen der Schaum-Bläschen ganz andere sind als die Gründe für den Zerfall von radioaktiven Nukliden kann die Geschwindigkeit des Zerfalls in beiden Fällen auf die gleiche Art beschrieben werden.
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{{Break}}Der Schaum eines frisch gezapften Biers zerfällt mit der Zeit. Obwohl die Gründe für das Platzen der Schaum-Bläschen ganz andere sind als die Gründe für den Zerfall radioaktiver Nuklide kann die Geschwindigkeit des Zerfalls in beiden Fällen auf die gleiche Weise beschrieben werden.
 
Mit Hilfe eines frisch gezapften (oder eingegossenen) Biers lässt sich also das Prinzip der Halbwertszeit verstehen.  
 
Mit Hilfe eines frisch gezapften (oder eingegossenen) Biers lässt sich also das Prinzip der Halbwertszeit verstehen.  
  
Dazu wird ein Bier in einen Messzylinder gegossen. Über einen Zeitraum von 10 bis 15 Minuten wird dann das Volumen des Schaums gemessen. Das Schaumvolumen ändert sich mit der Zeit. Diese Änderung soll in einer Grafik dargestellt werden. Anhand der Grafik lässt sich dann die Halbwertszeit des Bierschaums ermitteln. Der genaue Versuchsablauf wird im Folgenden beschrieben.
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[[File:GraduatedCylinder.svg|right|thumb|100px|Messzylinder mit einem Volumen von 500 bis 1000ml eignen sich gut für den Versuch.]]Dazu wird ein Bier in einen Messzylinder gegossen. Dabei sollte möglichst viel Schaum erzeugt werden. Das geht am Besten, wenn das Bier direkt auf die Oberfläche der Flüssigkeit fällt und nicht am Rand des Messzylinders herunter läuft. Über einen Zeitraum von 10 bis 15 Minuten wird dann das Volumen des Schaums gemessen. Das Schaumvolumen soll dann in einem Diagramm dargestellt werden. Anhand des Diagramms lässt sich dann die Halbwertszeit des Bierschaums ermitteln. Der genaue Versuchsablauf wird im weiter unten beschrieben.
Entsprechend könnte man eine Probe radioaktives Material untersuchen. Dabei würde man die Aktivität über einen längeren Zeitraum untersuchen. (Erschwerend kommt hier als Problem hinzu, dass Präparate aus nur einem Nuklid kaum herzustellen sind.)
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Entsprechend kann auch eine Probe radioaktiven Materials untersucht werden. Dabei kann die Aktivität der Probe über einen längeren Zeitraum gemessen werden. Manche Nuklide haben jedoch extrem kurze, andere Nuklide haben extrem lange Halbwertszeiten. Beides ist für die Bestimmung der Halbwertszeit eine Herausforderung. Erschwerend kommt hinzu, dass sortenreine Präparate aus nur einem radioaktiven Nuklid schwer herzustellen sind.
  
 
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| Titel = Versuchsvorbereitung
 
| Titel = Versuchsvorbereitung
| Inhalt = Der Versuch kann am Besten in Teams von 4 bis 5 Personen durchgeführt werden. Die zu verteilenden Aufgaben sind: Regelmäßige Ansage der Zeit, Ablesen des Gesamtvolumens (Schaum & Bier), Ablesen des Biervolumens, Notieren der Messergebnisse.
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| Inhalt = Der Versuch kann am Besten in Teams von 4 bis 5 Personen durchgeführt werden. Die zu verteilenden Aufgaben sind:  
Vor der Versuchsdurchführung sollte ein Meswertetabelle vorbereitet werden.
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*Regelmäßige Ansage der Zeit,  
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*Ablesen des Gesamtvolumens (Schaum & Bier),  
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*Ablesen des Biervolumens, *Notieren der Messergebnisse.
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Vor der Versuchsdurchführung sollte ein Messwertetabelle vorbereitet werden. Möglichst direkt vor dem Versuch sollte der Messzylinder gründlich mit Wasser ausgespült werden damit der Schaum besser am Glas herunter rutscht.
 
| class = Bearbeiten
 
| class = Bearbeiten
 
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| Titel = Versuchsdurchführung
 
| Titel = Versuchsdurchführung
| Inhalt = Bevor der Versuch durchgeführt werden kann müssen die Vorbereitungen getroffen sein. Der Messzylinder sollte möglichst kurz vor dem Versuch mit Wasser ausgespült werden damit der Schaum möglichst nicht am Glas kleben bleibt.
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| Inhalt = <div style="float: right; font-weight: normal;">[[Datei:Ausgleichskurve.png|thumb|300px|right|Ein Beispiel für einen guten Graphen. <br />Die glatte Kurve trifft die Messpunkte besser. Sie ist daher vorzuziehen.]]</div>Folgendes Vorgehen hat sich als sinnvoll herausgestellt:
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#Ein Bier wird so in den Messzylinder gegossen, dass reichlich Schaum entsteht. Der Schaum sollte allerdings auch nicht höher stehen als die Skala des Messzylinders reicht. Bedenke, dass der Schaum auch nach dem Gießen noch ein wenig weiter wächst.
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#Jetzt wird im Abstand von 20 oder 30 Sekunden jeweils gleichzeitig das Volumen des Biers mit dem Schaum sowie das Volumen des Biers abgelesen und zu der jeweiligen Zeit notiert.
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#Anschließend wird für jede Messung das jeweilige Volumen des Bierschaums berechnet. (Volumen des Biers mit dem Schaum) - (Volumen des Biers) = (Bierschaumvolumen)
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#Das Diagramm sollte auf einem Bogen Millimeterpapier erstellt werden. Um möglichst das ganze Papier auszunutzen muss eine geeignete Einteilung für die X-Achse und vor allem für die Y-Achse festgelegt werden.
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#Die Werte des Bierschaumvolumens sollten von jedem Schüler mit Bleistift in ein eigenes Diagramm übertragen werden.
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#Schließlich sollte ein möglichst glatter Graph in das Diagramm gezeichnet werden der möglichst die meisten Messpunkte gut trifft. Es ist dabei OK wenn einige Messpunkt über und andere unter dem Graphen liegen solange der Graph schön glatt bleibt (siehe Grafik).
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*Nach der Messung wird das Bier in den Ausguss entsorgt, der Messzylinder muss gründlich ausgespült und zum Trocknen aufgestellt werden.
 
| class = Experimentieren
 
| class = Experimentieren
 
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Aufgabe 2
 
Ein Beispiel für einen guten Graphen. 
 
Die glatte Kurve trifft die Messpunkte besser. Sie ist daher vorzuziehen.
 
# Berechnet aus den Werten der Bierschaumgrenzen jeweils das Volumen des vorhandenen Bierschaums! (obere Bierschaumgrenze in ml) - (untere Bierschaumgrenze in ml) = (Bierschaumvolumen in ml)
 
# Ergänzt an der Y-Achse die Werte der Skala sinnvoll!
 
# Jeder Schüler überträgt die Werte des Bierschaumvolumens mit einem Bleistift in das Diagramm!
 
# Zeichne einen möglichst glatten Graphen in das Diagramm ein! Die Messpunkte sollen möglichst gut getroffen werden. Es ist OK wenn einige Messpunkt über und andere unter dem Graphen liegen solange der Graph schön glatt bleibt (siehe Grafik).
 
  
 
{{Box
 
{{Box
| Titel =  
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| Titel = Auswertung
| Inhalt =  
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| Inhalt = Um aus dem Diagramm die Halbwertszeit zu ermitteln gehe wie folgt vor:
| class = Bearbeiten / Experimentieren / Merken / Zitieren // diese Zeile ist optional
 
}}
 
 
 
   Aufgabe 3
 
 
# Lies das maximale Bierschaumvolumen aus dem Diagramm ab!
 
# Lies das maximale Bierschaumvolumen aus dem Diagramm ab!
 
# Halbiere das abgelesene Volumen!
 
# Halbiere das abgelesene Volumen!
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# Ermittle den Zeitraum der Halbierung für beliebige andere Ausgangsvolumina!
 
# Ermittle den Zeitraum der Halbierung für beliebige andere Ausgangsvolumina!
 
# Berechne den durchschnittlichen Zeitraum für die Halbierung des Bierschaumvolumens! Dieser Zeitraum ist die Halbwertszeit des Bierschaums.
 
# Berechne den durchschnittlichen Zeitraum für die Halbierung des Bierschaumvolumens! Dieser Zeitraum ist die Halbwertszeit des Bierschaums.
 
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| class = Bearbeiten
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| Titel =
 
| Inhalt =
 
| class = Bearbeiten / Experimentieren / Merken / Zitieren // diese Zeile ist optional
 
 
}}
 
}}
 
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Wir werden Bier in einen Messzylinder gießen und messen, wie viel Schaum nach einer bestimmten Zeit noch vorhanden ist. Die Messungen erfolgen laufend über etwa 15 Minuten oder bis der komplette Schaum weg ist.
 
* Es soll möglichst viel Schaum entstehen. Das geht am Besten, wenn das Bier direkt auf die Oberfläche der Flüssigkeit fällt und nicht am Rand des Messzylinders herunter läuft.
 
* Der Schaum soll nicht überlaufen. ''Da der Schaum auch nach dem gießen noch etwas weiter wächst, muss mit dem Gießen rechtzeitig aufgehört werden. Wenn Der Schaum die oberste Markierung des Messzylinders erreicht hat ist das perfekt.'' ''Für den Fall der Fälle unbedingt Papierhandtücher am Experimentierplatz bereit halten!''
 
* Es passt nur ein kleiner Teil des Bieres in den Messzylinder. ''Das Bier muss sich mit Nachbargruppen geteilt werden.''
 
* Essen, Kaugummi und Trinken sind bekanntermaßen im Physikraum streng verboten. ''Das gilt insbesondere für die Experimentiermaterialien.''
 
* Die Zeitansage soll sofort beginnen nachdem das Bier fertig eingegossen wurde.
 
* Es soll sowohl die untere Schaumgrenze als auch die obere Schaumgrenze möglichst genau gemessen werden. ''Damit der Schaum oben am Glas nicht kleben bleibt, muss der Messzylinder vor dem Versuch mit Wasser ausgespült werden.''
 
* Nach dem Versuch muss der Messzylinder gründlich ausgespült werden.
 
 
 
 
 
=== Das muss vor der Versuchsdurchführung geklärt werden ===
 
* Folgende Aufgaben, müssen wärend der Messung laufend ausgeführt werden:
 
*# Die Zeit muss alle 30 Sekunden angesagt werden.
 
*# Gleichzeitig muss die obere Bierschaumgrenze abgelesen werden.
 
*# Gleichzeitig muss auch die untere Bierschaumgrenze abgelesen werden.
 
*# Die obere Bierschaumgrenze muss angesagt werden.
 
*# Die obere Bierschaumgrenze muss dokumentiert werden.
 
*# Die untere Bierschaumgrenze muss angesagt werden.
 
*# Die untere Bierschaumgrenze muss dokumentiert werden.
 
* Daraus ergibt sich folgende '''Aufgabenverteilung:'''
 
** Zeitansage
 
** Ablesen & Ansagen obere Bierschaumgreze
 
** Ablesen & Ansagen untere Bierschaumgrenze
 
** Dokumentation der Werte
 
* Während der Messung ist keine Zeit für Diskussionen. ''Jeder ist für seine Aufgabe verantwortlich. Daher muss vorher geklärt werden,''
 
** ''wie die Werte abgelesen werden. (Es werden vermutlich auch im ausgespülten Messzylinder oben einige Bläschen nur langsam herunter rutschen - werden die mit gemessen? Wie soll sonst gemessen werden? Die Bestimmung der Bläschengrenze darf während der Messung nicht geändert werden)''
 
** ''in welcher Reihenfolge die Werte angesagt werden.''
 
** ''wie die Werte dokumentiert werden.''
 
**
 

Aktuelle Version vom 20. Dezember 2017, 19:44 Uhr


Der Schaum eines frisch gezapften Biers zerfällt mit der Zeit. Obwohl die Gründe für das Platzen der Schaum-Bläschen ganz andere sind als die Gründe für den Zerfall radioaktiver Nuklide kann die Geschwindigkeit des Zerfalls in beiden Fällen auf die gleiche Weise beschrieben werden.

Mit Hilfe eines frisch gezapften (oder eingegossenen) Biers lässt sich also das Prinzip der Halbwertszeit verstehen.

Messzylinder mit einem Volumen von 500 bis 1000ml eignen sich gut für den Versuch.

Dazu wird ein Bier in einen Messzylinder gegossen. Dabei sollte möglichst viel Schaum erzeugt werden. Das geht am Besten, wenn das Bier direkt auf die Oberfläche der Flüssigkeit fällt und nicht am Rand des Messzylinders herunter läuft. Über einen Zeitraum von 10 bis 15 Minuten wird dann das Volumen des Schaums gemessen. Das Schaumvolumen soll dann in einem Diagramm dargestellt werden. Anhand des Diagramms lässt sich dann die Halbwertszeit des Bierschaums ermitteln. Der genaue Versuchsablauf wird im weiter unten beschrieben.

Entsprechend kann auch eine Probe radioaktiven Materials untersucht werden. Dabei kann die Aktivität der Probe über einen längeren Zeitraum gemessen werden. Manche Nuklide haben jedoch extrem kurze, andere Nuklide haben extrem lange Halbwertszeiten. Beides ist für die Bestimmung der Halbwertszeit eine Herausforderung. Erschwerend kommt hinzu, dass sortenreine Präparate aus nur einem radioaktiven Nuklid schwer herzustellen sind.


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CC-BY-SA-icon-80x15.pngQuelle: zum.de Bierschaumversuch (https://unterrichten.zum.de/wiki/Bierschaumversuch)