Auswertung des Versuchs (Luftsauerstoff)

Beim Aufnehmen der Messwerte im Versuchsdurchlauf mit reinem Sauerstoff blieben die angezeigten Werte für Spannung und Stromstärke konstant, d.h. auch einem längeren Zeitraum (ca. 30 Sek. bis zu 1 Min.) mit einem konstanten Widerstand im Stromkreis wurden noch immer die gleichen Werte angezeigt.

Unter Verwendung von Luftsauerstoff als Kathodengas blieb dies bis einschließlich dem 50W-Widerstand so. Die Werte waren annähernd vergleichbar mit denen der ersten Messung. Nach Zwischenschalten des 10Ohm-Widerstandes war auch das bekannte und oben schon erklärte Phänomen zu erkennen, dass die Spannung fällt und die Stormstärke steigt. Die angezeigten Messwerte begannen bei gleichem Widerstand aber sofort zu sinken, sowohl Spannung als auch Stromstärke. Erst beim 1Ohm-Widerstand erfolgt der entgültige Abfall der Messwerte: Spannung und Stromstärke fielen auf sehr geringe Werte. Außerdem war kein Leuchten der Lampe oder Bewegen des Motors festzustellen.

Bei der U-I-Kennlinie der Versuchdurchführung mit Sauerstoff konnten die Werte für Motor und Lampe so in die Werte-Tabelle eingefügt werden, dass sie genau auf der Linie lagen, die sich durch die verschiedenen Widerstände ergab. Dies war bei der folgenden Kennlinie nicht möglich, da sich, bedingt durch das starke Abfallen der Werte im Vergleich zur ersten Messung, keine fallende Kurve ergab, sondern dieser Bogen. Deshalb wurden die Werte für Lampe und Motor einfach hinter den Werten für 1 Ohm eingefügt.

Das Fallen der Messwerte lässt sich unter Bezug auf die schon erfolgte Begründung für das allgemeine Fallen der U-I-Kennlinie erklären. Es lässt sich auch eine ähnliche Begründung für das Absinken der Messwerte ab dem 10Ohm-Widerstandes finden, wenn man sich einmal die Zusammensetzung der Luft anschaut:

Stickstoff: 78%
Sauerstoff: 21%
Kohlenstoffdioxid: 0,03%
Diverse Edelgase: 0,97%

Die Entstehung und der Transport der Protonen und Elektronen verläuft auch hier wie schon beschrieben. Das Problem liegt auf der Kathodenseite. Während bei der Versuchsdurchführung mit reinem Sauerstoff auf der Kathodenseite für alle ankommenden Protonen und Elektronen Sauerstoffatome vorhanden sind, die sie aufnehmen, sind bei Verwendung von Luft pro VE ca. 79% weniger O2-Moleküle vorhanden. Steigt nun die Stromdichte, können nicht mehr so viele Elektronen und Protonen aufgenommen werden, weil die Reaktionspartner auf der Kathodenseite fehlen.

Durch die "Ladungsstauung" auf der Kathodenseite sinkt die Spannung zwischen den Elektroden, die Potentialdifferenz. Außerdem werden an der Anode nicht mehr so viele Elektronen und Protonen umgesetzt, weil auf der Kathodenseite kein Reaktionspartner mehr vorhanden ist. So erklärt sich das gleichzeitige Sinken von Spannung und Stromstärke.

Die Kennlinie für Leistung und Stromstärke macht einen ähnlichen Bogen, wie die U-I-Kennlinie. Durch die Erklärung für die fallende Spannung und Stromstärke ist auch die fallende Leistung erklärt. Es muss nicht mehr so viel elektrische Arbeit aufgewandt werden, da die Ladungsmenge mit sinkender Spannung auch sinkt.

Mathematisch gesehen ist die Leistung wie schon erwähnt ein Produkt aus Spannung und Stromstärke. Sinken nun beide, sinkt auch das Produkt beider.

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