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Projektpraktikum Umweltorientierte Physik

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Untersuchung der Orts- und Zeitauflösung eines Hitzdraht - Anemometers

&

Bestimmung der Hochfrequenzleitfähigkeit von Wasserproben


Organisatorisches

Das Projekt besteht aus

Alle obengenannten Beiträge zum Beispiel sind verpflichtend und werden beurteilt.

Der Natur eines Projekts entsprechend ist der experimentelle Teil lediglich in grobem Umfang skizziert und kann je nach Erkenntnisstand kurzfristig geändert werden. Als Konsequenz läßt sich auch der Zeitaufwand im Labor nur grob abschätzen. Erfahrungsgemäß wirkt sich die intensive (= zeitlich geblockte) Form der experimentellen Tätigkeit sehr günstig auf den Arbeitsfortschritt im Labor aus.

Teilnehmer:
Gruppe Strömungsmessung:
B. Suda
J. T. Sitka
F. Eisenecker
Gruppe Wasserqualität:
M. M. Reiner
N. Gürtler
L. Feierl
Ort:
Photovoltaiklabor, 1090 Wien, Boltzmanngasse 5
Ergeschoß, Raum 29
Nächster Termin:
Gruppe Strömungsmessung: 22.3.2017 13:00 PV Labor
Gruppe Wasserqualität: 27.3.2017 9:00 PV Labor
Abschlusspräsentationen
20.6.2017 13:00-16:00 in Raum 55

Untersuchung der Orts- und Zeitauflösung eines Hitzdraht - Anemometers

Motivation

Um bei thermisch gut isolierten Wohn- oder Arbeisträumen eine angenehme Atmosphäre zu erzeugen kommen mechanische Belüftungssysteme zum Einsatz die den Luftaustausch mit der Aussenwelt gewährleisten sollen. Deren Einsatz erzwingt eine permanente, meist automatisch geregelte Luftbewegung im Raum die oftmals als unangenehm wahrgenommen wird (Zugluft) [Thermal Comfort Calculator].

Mit zunehmender Verbreitung von Niedrigenergie- oder Passivhäusern steigt die Notwendigkeit diese Luftbewegungen mittels Meßgeräts zu dokumentieren und gegebenenfalls in den Steuerablauf der Belüftungsanlage zu integrieren. Ein geeignetes Verfahren zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit in Gasen basiert auf dem sogenannten Hitzdraht-Anemometer [Wikipediaeintrag], das im Gegensatz zu vielen meteorologischen Meßsystemen auch noch sehr kleine Luftbewegungen nachweisen kann.

Inhalt des Projekts

Im Rahmen des Praktikums im WS 2016/17 wurde ein [Windsensor] der Fa. Moderndevice bezüglich seiner grundlegenden Eigenschaften untersucht. Basierend auf diesen Ergebnissen soll der Sensor jetzt dahingehend geprüft werden:

Im Anschluß soll eine (einfache) Anordnung zur Überwachung der Luftzirkulation in Räumen aufgebaut und erprobt werden.

Projektziel

Die Erstellung einer Dokumentation zum Einsatz des Windsensors im Inneraumbereich.

Weiterführende Quellen


Bestimmung der Hochfrequenzleitfähigkeit von Wasserproben

Einleitung

Es gibt verschiedene Arten der Verunreinigung von (Trink)wasser die grob folgendermaßen eingeteilt werden können:

Eine vollständige Analyse von Wasserproben gestaltet sich aufwendig und wird daher nur sporadisch im Labor durchgeführt. Hier kommen verschiedene chemische, optische und elektrische Verfahren zur Anwendung. Für eine routinemäßige Kontrolle bedient man sich einfacher vor Ort anwendbarer Verfahren. Oftmals kommt die Bestimmung des Gleichstromleitwerts der Wasserprobe zur Anwendung. Im wesentlichen erhält man damit jedoch nur eine Information zur Summe der in Lösung befindlichen Ionen.

Inhalt des Projekts

Aus der physikalischen Perspektive kann Wasser als ein Dielektrikum (= elektrischer Isolator) in dem ein Elektrolyt (= elektrische Leitfähigkeit der Ionen) eingebettet ist modelliert werden. Der Isolator setzt sich aus den Dipolen der Wassermoleküle und der ungelösten Schwebstoffe zusammen. Die Eigenschaften des Isolatorsanteils werden sehr oft mittels (Licht)optischer Verfahren ermittelt. Die Ionen des Elektrolyten verursachen einen Ladungstransport im elektrischen Feld. Eine Möglichkeit Informationen zu beiden Beiträgen in einem Meßverfahren zu erhalten ist eine Messung des komplexen Leitwerts in einem elektrischen Wechselfeld.

An synthetisierten und natürlichen Wasserproben sollen verschiedene Hochfrequenzmeßverfahren (1 MHz - 1 GHz) durchgeführt werden und der komplexe Leitwert nach Real- und Imaginärteil ausgewertet werden.

Projektziel

Eine Abschätzung inwieweit das Meßverfahren Rückschlüsse auf wasserunlösliche Bestandteile erlaubt und dadurch optische Meßverfahren ersetzen könnte.

Weiterführende Quellen