Die Messungen

Messungen:

Messarten
Es wurden zwei unterschiedliche Messarten verwendet. Zum einen wurden Messreihen dazu verwendet, um Vergleiche im Temperaturverhalten des Prozessors zwischen der Luftkühlung, der Wasserkühlung, sowie ohne Kühlung in Abhängigkeit zwischen der Eingangsleistung in den Modellprozessor aufzuzeigen. Die Temperaturwerte wurden als "nicht mehr steigend" betrachtet wenn sie eine Minute lang gleich blieben. Die zweite Methode wurde ausschließlich bei der Wasserkühlung angewendet, wobei ebenfalls der Temperaturanstieg des Prozessors wie auch des Kühlwassers gegenüber der Zeit bei einer konstanten Eingangsleistung aufgetragen wurde und zur Ermittlung des Kühlpotentials des Kühlkreislaufs diente.
Messtag1
Wir trafen uns donnerstags in der Physik-AG (gegen 14°°). Der Versuchsaufbau war folgendermaßen:

Das seltsame Ding in der Mitte ist der Modellprozessor Nr.1 mit aufgeschraubtem Pentium1-Kühlkörper und Lüfter. Wir machten eine Messreihe bis 200°C und notierten die Werte in einer Wertetabelle. Bei steigender Temperatur (gegen 100°C) zeigte sich ein unangenehmer Geruch. Die Anwesenden wurden nach und nach missmutiger und als es bei fast 200°C zu rauchen begann, musste das Experiment abgebrochen werden. Es stellte sich heraus, dass der unangenehme Geruch von der Spanplatte stammte, auf der der Modellprozessor befestigt war, die langsam flammlos verkohlte. Hier ein Bild von der Platte nach dem Versuch:

Es konnten jedoch auch extreme Werte gemessen werden, was unangenehme, seltsame Verhaltensänderungen der Kühlung bei hohen Temperaturen ausschloss. Hier die Messergebnisse grafisch dargestellt: (Die Grafik ist leicht verfälscht, da die letzte Messung bei 200°C abgebrochen wurde)
Diagramm der Messergenisse

Messtag2
Getroffen haben wir uns diesmal um ca. 9.00Uhr am Montag, den 3.01.2000 während den Ferien innerhalb des Physikraumes der Schule, um die Wasserkühlung zum ersten Mal in Betrieb zu nehmen. Der Versuchsaufbau glich weitgehend dem von Messtag3, wobei u.a. auf die Montage des Wärmetauschers und die zusätzliche Verwendung eines Flüssigkeitsthermometers zur Bestimmung der Wassertemperatur innerhalb des verwendeten Sammelgefäßes hingewiesen werden sollte. Es wurden drei Messreihen zum Vergleich zwischen dem Temperaturverhalten des 2.Modellprozessors innerhalb der verschiedenen Kühlmethoden zuerst ohne, dann mit Kühlkörper und eingeschaltetem Lüfter, sowie auch anschließend mit der Wasserkühlung vorgenommen. Gegen Ende der Messungen trat der schon bei den vorangegangenen Messreihen identifizierte Geruch in Erscheinung, obwohl die Temperatur an der Oberseite des Modellprozessors sich unterhalb von 100°C befand. Nach der Demontage zeigten sich die gleichen Überhitzungserscheinungen an der unteren Spanplatte des Modellprozessors, wie sie auch nach den ersten Testläufen auftraten.
Messtag3
Nachdem wir den Messdurchgang in der Schule gegen 13.00Uhr abgeschlossen haben, setzten wir unsere Arbeit um ca. 15.00Uhr in Johannes' Keller fort, wo wir unser Hauptaugenmerk der Verbesserung des Modellprozessors widmeten, um danach einen weiteren Messdurchgang an diesem Tag durchzuführen. Wir schossen ein Bild des Versuchsaufbaus:

Da es sich bei den vorangegangenen Messungen gezeigt hat, dass die Verteilung der Wärme auf der Ober- und Unterseite der Widerstände nicht so gut wie erwartet erfolgte, wurde der Modellprozessor vollständig modifiziert. Mit diesem wurden auch diese und alle nachfolgenden Messungen durchgeführt, wobei es aus diesem Grund nicht möglich ist, die Messdaten mit den vorangegangenen Messungen zu vergleichen. Neben intensiven Langzeitmessungen wurde auch eine kurze Messreihe gefahren, wobei die Versuche tadellos und planmäßig verliefen.
Messtag4
Wir trafen uns Donnerstags in der Physik-AG.Der Versuchsaufbau war war wie bei den vorangegangenen Messungen auch. Zur Veranschaulichung ein Bild:

Wir führten dann verschiedene Versuchsreihen durch.Bei einer dieser Versuchsreihen kam ich versehentlich auf den Notschalter ,was dazu führte,dass alle ungespeicherten Daten verloren gingen.Somit mussten wir die Messungen leider wiederholen.Wir konnten diesesmal unsere Versuchsreihe zu Ende führen,da es uns gelang den Prozessor ausreichend zu Kühlen. Mit Hilfe zweier digitaler Temperaturmesser konnten wir die Temperatur ständig kontrolieren und dadurch Probleme wie an Messtag1 vorbeugen. An diesem Messtag testeten wir die Wasserkühlung und versuchten Konvektion ,die aber nicht funktionierte. Das Ergebnis der Wasserkühlung war, dass wir mit dieser einen Prozessor, der 106,2 Watt in Wärme umsetzt auf 100°C halten können. Dies war auch nur mit der Hilfe des neuen Modellprozessors Nr.3 möglich. Hier nun ein Diagramm:

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