Physik Extra


PHYSIK EXTRA
ZUSTANDSGRÖSSEN VON GASEN Wie hängen Druck, Volumen und Temperatur zusammen? Ein Modellgas ist in einem Behälter eingeschlossen, der nach oben einen beweglichen (gewichtslosen) Deckel hat.
Aufgabe Der Behälter ist z. B. mit 50 Teilchen gefüllt. Stelle eine bestimmte Temperatur T (durchschnittliche Teilchengeschwindigkeit) ein. Bei vorgegebenem Druck p ergibt sich ein bestimmtes Volumen V. Wie verändert sich das Volumen, wenn du den Druck änderst und die Temperatur konstant lässt? Findest du eine Gesetzmäßigkeit? Je höher die Teilchengeschwindigkeit ist, desto höher ist die Temperatur des Gases. Wie ändert sich das Volumen, wenn du die Teilchengeschwindigkeit (und damit die Temperatur) erhöhst? Spielregeln Gib für die folgenden Parameter des Gases Zahlenwerte ein und drücke jeweils die Eingabetaste: p Druck im Innern des Gases v (durchschnittliche) Teilchengeschwindigkeit Der Versuch wird unterbrochen, wenn du die Maustaste drückst. Lässt du sie los, wird der Versuch fortgesetzt. Die Breite des Behälters kannst du anpassen, wenn du mit der Maus an seinem Rand ziehst. Weitere Spielregeln Du kannst die auch Anzahl N der Teilchen eingeben (mit Eingabetaste beenden). Lass Druck und Temperatur konstant und verändere die Teilchenzahl. Wie ändert sich das Volumen? Was passiert bei sehr wenigen Teilchen? Physikalischer Hintergrund Im Teilchenmodell kann man das Verhalten eines Gases so erklären: Infolge ihrer ständigen Bewegung prasseln in jedem Moment unzählige Teilchen auf die Wände des Gefäßes. Daher wirkt auf jedes Stück der Wandfläche und auf den Stempel eine Kraft. Es entsteht der Druck. Je schneller sich die Teilchen bewegen und je mehr Teilchen pro Sekunde auf die Wände prasseln, desto höher ist der Druck. Die Teilchen unseres Modellgases folgen bestimmten Regeln: Sie bewegen sich mit gleicher Wahrscheinlichkeit in alle Richtungen. Die Teilchen sind alle gleich groß. Die Teilchen prallen von den Wänden ab wie ein Ball von einer Wand – ohne dabei kinetische Energie zu verlieren (elastische Stöße). Im Applet finden keine Stöße und keine Wechselwirkung zwischen den einzelnen Teilchen statt. Das Modell beschreibt ein ideales Gas. Wirkliche Gase verhalten sich nicht unbedingt genau nach den gefundenen Regeln.


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