Carina Kanitz

Name: Carina Kanitz
Alter: 18
Fachgebiet: Physik
Schule: Emil-von-Behring-Gymnasium Spardorf
Wohnort: Dormitz
Regionalwettbewerb: Mittelfranken
Thema: Physikalische Analyse einer Wasserfontäne

Projektbeschreibung

Füllt man eine Mohr-Pipette teilweise mit heißem Wasser, verschließt das obere Ende und dreht sie um, sodass die Spitze der Pipette nach oben zeigt, so tritt aus der Spitze eine Fontäne aus. Ziel dieser Arbeit ist es, dieses Phänomen zu untersuchen und die Höhe der Fontäne zu optimieren.
Die treibende Kraft der Fontäne ist die Ausdehnung von Luft durch die Erwärmung durch heißes Wasser. Durch die Drehung der Pipette befindet sich das Wasser über der Luft. Dehnt diese sich nun aus, drückt die Luft das Wasser nach oben, bis es als Fontäne aus der Spitze der Pipette austritt.

In der quantitativen theoretischen Untersuchung wurde versucht, die Rotation der Pipette, die Grenzfläche zwischen Wasser und Luft, sowie der Wärmeübergang an dieser, der dadurch entstehende Druck und die daraus resultierende Fontäne zu beschreiben. Aus diesen theoretischen Bemühungen wurden Vorhersagen für das Experiment abgeleitet, insbesondere die Fontänenhöhe in Abhängigkeit der relevanten Parameter.

Ziel der experimentellen Untersuchung war es, die theoretisch ermittelten Abhängigkeiten der Fontänenhöhe zu überprüfen, durch zusätzliche Versuche das Modell zu optimieren, sowie die maximale Fontänenhöhe zu erreichen. Für eine höhere Reproduzierbarkeit der Messungen wurde ein Aufbau entwickelt, bei dem Parameter unabhängig von der Rotation untersucht und einfach variiert werden können.