Kategorie: Physik


Wasserkocherleistungsprotokoll

3. Dezember 2010 - 08:06 Uhr

Messprotokoll: Wasserkocher
Seit einigen Tagen hege und pflege ich ein frühmorgendliches Messprotokoll ob der Leistungsaufnahme unseres Wasserkochers. Dabei zeigte sich, dass P in W deutlichen Schwankungen unterworfen ist: Manchmal zieht er über zweitausend Watt und ist dann in 140 Sekunden fertig (Werte für ein Füllvolumen von 0.7 Liter), an anderen Tagen sind es aber nur 1920 Watt, und es dauert über anderthalb Minuten.
Wasserkocherleistungszeitverlaufskurve

  • Ist die elektrische Leitfähigkeit der Alpentiefseemineralwasser-Quelle “Göttingen bleifrei” unkonstant? Gibt es eine Leitfähigkeitsbestimmungschemikalie, die sich entsprechend verfärbt?
  • Sollte ich ein Multimeter in die Steckdose halten, um Spannungsunterschiede zu messen?
  • Ist der Wasserkocher eigentlich die Wasserkocherin und hat manchmal Migräne? Gibt es dafür auch Teststreifen?

Fragen über Fragen; ich denke, ich sollte das Geschehen noch ein Weilchen geschehen lassen und dann mal die Spannung nachmessen.

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Greetings from Warwick, UK

21. September 2010 - 11:27 Uhr

Greetings from Warwick, UK

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Noch ein Mol Reis

25. August 2010 - 08:42 Uhr

Gestern sahen wir, dass ein Mol Reis, über die gesamte Erde verstreut, sich auf etwa 28 Meter auftürmt.

Heute schauen wir uns an, was in dieser Rechnung — für Physiker üblich — für Näherungen stecken.

Zunächst einmal die Größe der Reiskörner: Diese sind natürlich nicht alle gleich, da auch ein Ei nicht dem anderen gleicht. Wir müssten also ein mittleres Reiskorn definieren: Alle Reiskörner vermessen und mitteln. Weil das vermutlich zu lange dauert, messen wir nur ein paar tausend Reiskörner. Nach dem Gesetz der großen Zahlen können wir dann, wie bei Wahlprognosen, eine gute Hochrechnung versuchen. Mit gewissen Annahmen kann man sogar abschätzen, wie gut die Näherung ist.

Die vierundzwanzigstellige Avogadro-Zahl ist nur auf etwa acht Stellen genau bekannt. Das heißt aber, dass wir gar nicht *exakt* ein Mol Reiskörner verteilen können, sondern nur auf plusminus zehnhochfünfzehn genau. Bei 28 Metern erwarten wir allerdings eine Abweichung von unter einem Mikrometer.

In unserer Rechnung gehen wir von perfekten, rechteckigen Reiskörnern aus. Es gibt keine Luft dazwischen, sie schmiegen sich perfekt aneinander. Auch werden die unteren von den 28 Metern Reiskörnern darüber nicht zusammengedrückt. Dies sind zwei Effekte, die unsere Reiskorn-Schicht ein wenig größer bzw. unmerklich kleiner machen können.

Reiskörner, die in die Weltmeere fallen, oder in einen See, Fluss, in die Klospülung, … gehen auf und sind ein wenig größer. Aber auch dies haben wir nachlässig vernachlässigt. Diesen Effekt müsste man experimentell — wieder für das mittlere Reiskorn — ausmessen und die Berechnung anpassen.

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Ein Mol Reis

24. August 2010 - 08:42 Uhr

Für uns Physiker ist es ein leichtes, mit Zahlen, die sich um dutzende Größenordnungen unterscheiden, umzugehen. Ganz abstrakt sagen wir nur, wie viele Stellen es vor oder hinter dem Komma gibt. Aber manchmal sollte man sich überlegen, was zum Beispiel zehnhochdreiundzwanzig bedeutet.

Das ist nämlich ungefähr die Avogadro-Konstante; genauer lautet sie 6.02214179(30)×10²³ mol⁻¹. Sechskommaewas mal zehnhochdreiundzwanzig Teilchen gibt es — per definitionem — ein einem Mol einer Substanz. Ein Mol Kohlenstoffatome wiegt aber trotz dieser schieren Größe bloß wenige Gramm.

Ganz anders sieht es bei Objekten unserer täglichen Anschauung aus. Nehmen wir doch einfach mal ein Mol Reiskörner.

Ein Reiskorn sei etwa 6 mm lang und 2 mm breit. Macht 12 Quadratmillimeter — oder 1.2×10⁻⁵ Quadratmeter. Die Erdoberfläche misst etwa 5×10¹⁴ Quadratmeter. Nun streuen wir ein Mol Reiskörner über die Erde, die Ozeane eingeschlossen.

Damit ist die Erde nicht nur vollständig bedeckt, nein… Wir hätten eine dicke Schicht aus 14170 Körnern übereinander. bei zwei Millimetern Höhe pro Reiskorn macht das etwa 28 Meter.

14170 Körner übereinander, 28 Meter hoch.

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Hallo, Kallo

17. August 2010 - 08:42 Uhr

Grade lächelt mich hier so eine Chip-Tüte an. 480 Kalorien. Leider nicht: 480 Kilokalorien sind darin. Diese kleine Vorsilbe macht es energiemäßig etwas unhübsch:

480 Kilokalorien = 2 Megajoule; mit g=9.81 Newton / Kilogramm könnte man also ein Auto der Masse m=1000 Kilogramm satte 205 Meter hoch hochheben.

Hochheben, nicht schieben!

Die Rechnung bei Wolframalpha: drückmich

*aufreißundvernasch*

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Wer misst misst Mist!

24. Juli 2010 - 21:07 Uhr

Diese Woche bin ich ganz experimentalistisch. Also eigentlich Kathrin, meine grenobloise Büronachbarin, aber ich helfe. Dabei, einen Multilayer in den Strahl zu halten.

Also, halten tut ein Halter; denn wenn der Strahl an ist, dürfen natürlich keine Personen in der Nähe sein. Deshalb gibt es an der ESRF sogenannte Experimental Hutches, zu deutsch einfach “Hütten” genannt. Quasi riesige Blei-Hütten mit einer tonnenschweren Stahl-Tür. Drin dann Dutzende Motoren, Stative, Traversen – und irgendwo eine Probe, meist winzig klein.

Unser Multilayer ist immerhin vier Zentimeter breit, über zehn lang und ein paar hundert Nanometer dick.

Er steht in der Optics Hutch der ID06, in einem kleinen Alu-Kästchen, direkt an das Strahlrohr angeschlossen. Daher müssen eine Turbo- und eine Ionen-Pumpe auch ständig 10hoch-6 Millibar Vakuumgas hineinpumpen.

Wir untersuchen, was der “weiße Strahl” mit unserem schönen Spiegel anrichtet. Weiß bedeutet: der volle Undulator-Strahl. Alle Energien bis über 100 Kiloelektronenvolt, Fantastilliarden von Photonen pro Sekunde.

Das heizt das kleine Multiläerchen natürlich auf; dagegen kämpft die Wasserkühlung an. Hinter einem dicken Strahl-Stopper messen wir dann die reflektierte Intensität.

Live während der Strahlzeit gnugeplottet ist der folgende Graf Graph.

Dort sehen wir in blau die Temperatur (linke y-Achse) des Multilayers, in grün die des Kühlwassers (unten: rein, oben: raus), gegen die Zeit (untere x-Achse) aufgetragen. Die einzelnen Reihen sind bei verschiedenen Primärschlitzen (obere x-Achse) entstanden. Je größer der Schlitz-Spalt, umso mehr Intensität fällt auf den Multilayer, umso stärker heizt er sich auf.

graf whitebam

graf whitebam

Okay; und die rechte y-Achse? Diese zeigt, mit den roten Kreisen, die gemessene reflektierte Intensität.

Man sieht deutlich: verdoppelt man den Spalt, verdoppelt sich die Intensität (erste zwei Punkte). Aber danach stagniert sie; mehr Photonen gehen rein, aber weniger kommen hinten raus.

Heute Abend wird der Multilayer gewechselt, bis Montag messen wir einen zweiten. Und dann fahre ich für eine Woche nach Göttingen.

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Ooooh wie ist das schön,

24. Juni 2010 - 20:02 Uhr

anderen bei der Arbeit zuzusehen!

Im einen Fenster läuft der Fuzzi-WM-Ticker, im anderen das Web-GUI meiner Wellenleitersimulation. Da habe ich kurz vor dem meisterlichen Ausscheiden zwei verschachtelte Schleifen über 40×60 Parametersätze angeworfen. Und immer, wenn ein Durchlauf durchlief, wird der neue Plot angezeigt. Ganz automagisch übers Internet, 770 Kilometer Glasfaser-, pardon, Luftlinie.

Mit Wolframalphas 3.6 Millisekunden kann die Verbindung allerdings nicht ganz mithalten, da sind wohl noch einige Warteschlaufen in der Leitung.

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herenz-ferenz

10. Juni 2010 - 09:00 Uhr

Moin moin von der Küste. Ostsee- zwar, aber dafür macht die Baltik nicht alle paar Stunden einen Abgang. Coherence 2010 heißt meine nun dritte Konferenz in diesem Jahr (plus SFB-Winterschule plus bisweilen vier Vorträge in Grenoble und Göttingen), stattfindend in der Hansestadt Rostock.

Am Dienstag ging es mit dem Röntgen-Bus rauf ans Meer. Problem: Der Hotel-Parkplatz kostet einen Euro pro Stunde. Das WLAN gleich vierfuffzig – aber stört ja nicht, gibt ja Telefon. Toll: Die Nahverkehrstickets. Dazu später mehr.

Eine halbe Auto-Stunde ist der Tagungsort entfernt: Hohe Düne; von Westen per Floß (äh, Fähre) zu erreichen, von Osten über diverse Landstraßen, vorbei am Militär. Mit der S-Bahn sind es zwanzig Minuten bis zum Meer, die letzten 150 Meter sind entweder Freistil oder halt die Sphäre, verdammt, Fähre.

Tagungsort: “Yachthafenresidenz Hohe Düne.” Ganz nett, und “dem Zweck angemessen”. Vor uns war Datev da, nun die “KFW-Bankengruppe”. Dazwischen wir: eine Horde von ~120 Physikern, die meisten in T-Shirts und bei Tisch mit eher praktischen Umgangsformen vertraut. Zwei Mal Besteck – verdammt, wie rum noch gleich? Na, so lange man nicht zwei Messer gleichzeitig in die Hand nimmt, wird’s wohl nicht so schlimm sein.

Doch vorsichtig, zu leger sollte man nicht auftreten: Nicht einfach hinsetzen und Wasser einschütten! Man wartet. Und wird dann gefragt, ob es einem genehm sei, ein Glas Wasser eingeschüttet zu kriegen. Die Teller verschwinden auch fast von alleine, begleitet von einem “War’s Ihnen recht, der Herr?”

Nicht lachen jetzt! Das kann man ja wohl erwarten als Physiker… Am Dienstag htte ich mir aus Versehen selber Kaffee in die Tasse gekippt.

Vom Tagungshaus gibt es auch einen Tunnel zur Hotelanlage. Nicht, dass der Herr oder die Dame zuviel Seeluft schnuppert oder gar (wie wir gestern) von profanem Regen benetzt und -ässt wird. Wurden wir, weil der Weg zur Fähre unbedacht ist.

Diese Zeilen entstehen gerade in der S-Bahn von Rostock Hauptbahnhof nach Warnemünde. Erste Klasse versteht sich: Exzellenz-Uni, Elite, Sie versteh’n. Darunter macht’s das Intercity-Hotel wohl nicht. Na, wenn’s sein muss. Ist ja auch gleich viel geräumiger; gibt sogar extra Kinder-Sitze hier. Doch mangelt es noch an grundlegenden Dingen wie Service-am-Platz, WLAN und Satelliten-Television. Da besteht dringender Nachholbedarf!

Teil zwo: morgen.

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feränz!

20. Mai 2010 - 17:17 Uhr

Ich war schon lange nicht mehr…

auf einer Konferenz! Nur Geduld, noch zweieinhalb Wochen bis zur Coherence 2010 in Warnemünde. Und gerade habe ich die K-Gebühr für die XTOP in Warwick (September) bezahlt.

Dann ist aber wirklich mal gut für dieses Jahr…

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xocd

13. Mai 2010 - 15:21 Uhr

Die Arbeiten an meiner Multilayer-Spiegel-Simulation laufen weiter; so gut, dass es langsam Zeit wurde, die Anbindung an eine Datenbank mit optischen Konstanten (Brechungsindex als Funktion der Photonenenergie bzw Wellenläge) zu programmieren.

Diese Werte liegen beispielsweise in tabellierter Form in .nk-Dateien vor. Pro Element oder Verbindung eine Datei: links die Wellenläge, in der Mitte der (reelle) Brechungsindex und rechts der Imaginärteil (für die Absorption).

Eigentlich ganz einfach einzulesen; Zwischenwerte müsste man noch interpolieren, und fertig. Aber man kann es natürlich auch gleich “richtig” machen: Ein Webserver muss her. Herausgekommen ist der X-ray Optical Constants Daemon. Er lauscht auf einem Netzwerk-Port und wartet, bis man ihn nach einem Brechungsindex fragt.

Etwa so:

http://localhost:42001/Si/17keV – liefert den Brechungsindex von Silizium für 17 keV-Photonen. Energien kann man auch in eV angeben, oder die entsprechende Wellenlänge in Nanometer (etwa /Si/.155nm).

In der aktuellen Version kann man den Port und den Pfad zu den .nk-Dateien angeben; mit der Option -d verschwindet der Dämon im Hintergrund.

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