Thermodynamik

Thermisches Verhalten der Körper

Aufgabe 3

Wie verhalten sich Gase bei Temperaturänderung?
Unterscheide dabei die beiden Fälle V = konstant und p = konstant!
Vergleiche die Vorgänge mit dem Verhalten fester Körper bei Temperaturänderung!

Lösung Aufgabe 3:

Gase werden genauso wie feste Körper und Flüssigkeiten von Temperaturänderungen beeinflusst. Ein Gas dehnt sich also bei Erwärmung aus und zieht sich bei Abkühlung wieder zusammen, nur auf Grund seiner inneren Struktur (die Teilchen bewegen sich ja viel mehr und ungeordneter als bei festen Körpern) benötigt es z.B. für eine Ausdehnung bei einer bestimmten Temperaturerhöhung viel mehr Platz als ein fester Körper. Man unterscheidet die folgenden zwei Fälle:

1. Das Volumen des Gases während der Temperaturänderung bleibt konstant (z.B. Luft in einer nicht veränderbaren Glasflasche): Die Gasteilchen prallen bei Temperaturerhöhung mit einer größeren Kraft auf die Gefäßwände. Damit üben sie einen größeren Druck auf die Wände aus. Bei konstantem Volumen verändert sich also der Druck des Gases bei einer Temperaturänderung.

2. Der Druck des Gases während der Temperaturänderung bleibt konstant (z.B. Kolbenprober, Luftballon): Da die Gasteilchen durch Temperaturerhöhung mehr Energie haben, aber durch das veränderliche Gefäß nicht „behindert“ werden, bleibt der ursprüngliche Druck erhalten und das Volumen des Gefäßes ändert sich.

In der Praxis ändern sich meist beide Größen gleichzeitig (z.B. bei Luft in Fahrrad- und Autoreifen oder Luftmatratzen).
Es gilt die Gleichung p × V = konstant (bei einer bestimmten Temperatur).