Ein Kilogramm Eisen nimmt einen viel geringeren Raum ein als ein Kilogramm Holz. Beim Eisen muss also die Masse dichter angeordnet sein. Die Dichte eines Körpers ergibt sich bekanntlich aus dem Verhältnis der Masse des Körpers zu seinem Volumen.
Besitzt aber auch Luft eine Dichte ? Wiegt Luft überhaupt etwas ? Um das herauszufinden, machen wir das folgende Experiment.
Versuchsaufbau:
Feinwaage
Luftgewichtsmesser
Glasrohr mit Hahn und Schlauchklemme
Schlauchzubehör
Meßzylinder
Becherglas
Versuchsdurchführung:
1. Bestimme die Masse des Luftgewichtsmessers vor dem Einfüllen der Luft.
2. Fülle nun mit Hilfe einer Luftpumpe den Luftgewichtsmesser mit Luft und bestimme seine Masse erneut.
3. Zur Volumenmessung wird zunächst das Glasrohr mit Wasser gefüllt. Öffne dazu die Schlauchklemme des oberen rechten Schlauchs, sauge das Wasser ein - eventuell mit dem zweiten Becherglas Wasser nachfüllen - und schließe die Schlauchklemme wieder. Lasse nun die Luft aus dem Luftgewichtsmesser entweichen und bestimme das Volumen der aus dem Glasrohr verdrängten Wassermenge mit dem Messzylinder.
1) Bestimmung der Masse des Luftgewichtsmessers:
2) Füllen des Luftgewichtsmessers mit Hilfe einer Luftpumpe
3) Bestimmung der aus dem Glasrohr verdrängten Wassermenge
Ergebnis:
Die Dichte der Luft beträgt 1,18 g / L
Erweiterung für die Oberstufe - Chemieunterricht:Errechnung der Luftdichte aus idealem Gasgesetz und durchschnittlicher Molmasse. Kann das obige Ergebnis wahr sein? Für Luft gilt das ideale Gasgesetz: p x V = n x R x T p = Druck [bar] - angenommen: 1 bar Einsetzen ergibt für: n = [p x V] / [R x T] = 1 / [0,08314 x 295 ] mol = 0,041 mol Wollen wir wissen, welche Masse diese Stoffmenge hat, müssen wir die Molmasse für Luft ermitteln. Wir nehmen an: Luft besteht zu Die restlichen Spurengase sind in der Atmosphäre sehr wichtig, können aber für eine einfache Rechnung vernachlässigt werden. Damit wiegt 1 mol Luft: 0,78 mol x 28 g/mol + 0,21 mol x 32 g/mol + 0,01 mol x 40 g/mol Die Molmasse ist also etwa: 28,96 g/mol Damit ergibt sich für das Gewicht von einem Liter Luft mit der Stoffmenge 0,041 mol: m = n x M = 0,041 mol x 28,96 g/mol = 1,187 g Ergebnis: Die errechnete Dichte der Luft beträgt 1,187 g / L |