Facharbeit (Schule) aus dem Jahr 2016 im Fachbereich Physik - Experimentalphysik
Lessinggymnasium Braunschweig Wenden Sprache: Deutsch Abstract: Diese Arbeit vermittelt
zunächst einen kurzen Überblick über die Theorie der klassischen Fick'schen Diffusion von
Flüssigkeiten um darüber hinaus mit diesem mathematisch-naturwissenschaftlichem Handwerkszeug
das Verständnis über die Auswertung des Schlierenverfahrens nach Wiener zur Bestimmung von
Diffusionskoeffizienten zu ermöglichen. Anhand dreier beispielhafter Durchführungen mit den
starken 1-1-Elektrolytlösungen KI KBr und NaCl wird die Verfahrensweise verdeutlicht. Der
Diffusionskoeffizient ist im mathematischen Modell diejenige Konstante die jeder Diffusion
eines Systems zweier oder mehrerer Flüssigkeiten eigen ist. Er gibt an mit welcher
Geschwindigkeit Flüssigkeiten diffundieren. Dabei wirken sich Stoffeigenschaften wie Größe der
Teilchen oder die Viskosität der Flüssigkeit in besonderem Maße auf diese Größe aus. In dieser
Arbeit soll hinsichtlich des durchzuführenden Versuches ausschließlich von Diffusionsprozessen
in Flüssigkeiten die Rede sein. Die von Fick angesprochene Hydrodiffusion die Diffusion von
Elektrolytlösungen in Wasser werden Untersuchungsgegenstand im Experiment Otto Wieners zur
optischen Bestimmung von Diffusionskoeffizienten sein. Zum einen weil sie von größerer
biologischer Bedeutung ist (z.B. als passiver Stofftransport auf Zellebene) zum anderen weil
sie diejenige ist für die die Theorie vorerst keine zutreffenden Vorhersagen bezüglich der
Koeffizienten machen konnte. Genauer sollen die Diffusionskoeffizienten der wässrigen Lösungen
von NaCl KBr und KI mit Wasser ermittelt und die Messungen über ihre Genauigkeit und weitere
statistischen Parameter thematisiert werden. Ein Grund der mich dazu bewegt hat gerade diesen
Themenkomplex zu erarbeiten liegt in der Interdisziplinarität der Diffusion. Die Forschung
begann im frühen 19. Jahrhundert biologisch-medizinisch geprägt wurde mehr und mehr ein Feld
der physikalischen Chemie und letztlich auch der Mathematik. Zusammen mit einer Durchführung
von Wieners Versuch ermöglicht dieses Thema sich auf den ausgedehnten Grund des
naturwissenschaftlichen Arbeitens zu begeben.
