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Blick auf die magnetische Flotationsapparatur. Der
Senkkörper liegt auf einer Halterung, deren Gewicht durch den
Auftrieb einer Hohlkugel und eines Anpassgewichtes kompensiert
wird.
Abbildung: PTB
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Dieses Verfahren hat mehrere Nachteile, die
gerade bei der Messung von Wasser zutage treten. Es erfordert ein
offenes Flüssigkeitsreservoir, in das der an einem Draht hängende
Senkkörper eintaucht. Am Durchstoßpunkt des Drahtes durch die
Flüssigkeitsoberfläche bildet sich ein Meniskus aus, der bei Wasser
sehr schlecht reproduzierbar ist und deshalb erheblich zur
Messunsicherheit beiträgt. Entlang des Drahtes entsteht ein
Temperaturgradient, der ebenfalls die Messunsicherheit erhöht. Der
Gasgehalt des Wassers ist wegen des offenen Systems schwer zu
kontrollieren, er verändert aber die Dichte.
Um diese Unsicherheitsquellen auszuschalten, wurde eine Apparatur
entwickelt, in der der Draht durch eine magnetische Kopplung ersetzt
wurde. In dieser magnetischen Flotation befindet sich an der Halterung
für den Senkkörper ein kleiner Magnet, mit dessen Hilfe durch ein mit
einem Elektromagneten erzeugtes regelbares Magnetfeld der Senkkörper
auf einer festen Position gehalten wird. Die hierzu erforderliche
Stromstärke ist ein Maß für den Auftrieb, den der Senkkörper erfährt.
Das Flüssigkeitsgefäß kann nahezu geschlossen werden, die Flüssigkeit
ist lediglich über eine dünne Leitung, über die der Druck eingestellt
werden kann, mit der Außenwelt verbunden. Auf diese Weise kann auch
mit vollständig entgastem Wasser gemessen werden.
Die Vermeidung der genannten Unsicherheitsquellen ermöglicht es,
Messungen mit einer Wiederholstandardabweichung von etwa 2 · 10-7
durchzuführen. Die Gesamtunsicherheit der Wasserdichtemessung erreicht
deshalb einen Wert unterhalb 1 · 10-6. Die mit dieser neuen
Apparatur durchgeführten Messungen konnten Werte ausländischer
Kollegen weitgehend bestätigen. Es gibt jedoch noch Diskrepanzen im
Temperaturbereich um 4 °C, der gerade für die Ozeanographie von großer
Bedeutung ist. Deshalb bleibt hier noch weiterer Forschungsbedarf.
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