Basiswissen

Ein Hausmodell aus Styrodur wird von innen mit einem Leistungswiderstand beheizt. Welche Raumtemperaturen sind mit welcher Heizleistung erreichbar?

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Der weiße Styrodurkasten ist das Hausmodell. Der Deckel oben ist leicht abgenommen, durch den Deckel gesteckt ist ein Thermometer. Am Boden das Hauses im Inneren sieht man den Lastwiderstand. Oben ist das Labornetzteil. Ein Feuerlöscher und eine Löschdecke dienen der Sicherheit.☛

Material

Ein Hausmodell aus Styrodur, rundum verschließbar, z. B. 30 mal 20 mal 20 cm

Für die Beheizung bis zu etwa 50 Watt ein Leistungswiderstand ↗

Zur Temperaturmessung ein langes dünnes Thermometer ↗

Als Stromversorung ein Labornetzteil ↗

Zur Sicherheit ein Feuerlöscher ↗

Zur Sicherheit eine Löschdecke ↗

Zur Sicherheit ein Telefon 112 ↗

Vorbereitung

In der Lernwerkstatt steht ein fertig montiertes Hausmodell mit eingebauten Leistungswiderstand. Das Haus hat oben einen abnehmbaren Deckel mit Loch. In das Loch stecke man ein Thermometer, sodass die Temperatur im Inneren des Hauses gemessen werden kann. Der Deckel wird dann so auf das Haus gelegt, dass es rundum verschlossen ist. Man schließe den Widerstand an die Stromquelle an.

Kurzanleitung

Man geht in Schritt von 1 Volt langsam mit der Spannung hoch von 0 bis 20 Volt.

Bei jeder eingestellten Voltzahl beobachtet man das Thermometer.

Wenn die Temperatur im Hausinneren nicht mehr steigt, liest man ab:

Spannung in Volt, Stromstärke in Ampere, Temperatur in Grad Celsius.

Man erstellt mit diesen Messwerten dann eine Tabelle.

Die Tabelle muss am Ende 21 Zeilen mit Zahlenwerten enthalten.

Wie verändert sich der Heizeffekt?

Wie steigt die Temperatur im Hausinneren?

Ist sie proportional zur Spannung? Also: doppelte Spannung gibt doppelte Temperatur?

Weiterführende Fragen

Wie würden sich die Temperaturen im Haus bei anderen Außentemperaturen ändern?

Bei voller Heizleistung: wie hängt die Temperatur von der Höhe über dem Hausboden ab?

Was sind typische Messwerte?

Bei 3,3 Volt Spanung und 0,29 Ampere Strompstärke war der Innenraum gut 21 °C warm, bei etwa 20 °C Außentemperatur. Bei 18,3 Volt und 1,80 Ampere war die Innentemperatur auf gut 65 °C Angestiegen. Siehe auch Hausheizversuch (Datenliste) ↗

Was ist eine Sättigungsfunktion?

So nennt man eine mathematische Funktion, bei der die y-Werte mit zunehmenden x auch immer größer werden. Aber die y-Werte wachsen dann immer langsamer, die Steigung des Graphen wird von links nach nach rechts gesehen immer kleiner, der Graph also flacher. Dabei gibt es einen größten y-Wert der niemals überschritten wird. Eine solche Funktion kann den Hausheizversuch modellieren. Gut passen würde die exponentielle Sättigungsfunktion ↗