Wenn also ein Gasvolumen erwärmt wird, erhöht die Zugabe von Energie die kinetische Energie der Partikel. Dies bedeutet nur, dass sie sich jetzt schneller bewegen, oder? I. kann diesen Anstieg der kinetischen Energie nicht mit der Expansion in Beziehung setzen. Wachsen die Partikel oder so?
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Die Moleküle, aus denen das Gas besteht, bewegen sich in zufälliger Bewegung voneinander und prallen voneinander und von den Wänden des Behälters ab, in dem sie sich befinden. Ihre durchschnittliche Geschwindigkeit zwischen den Sprüngen gibt Auskunft über die Temperatur der Gasmoleküle Sie (in Form von Wärme) bewegen sich schneller, was die Temperatur des Gases erhöht. Die zusätzliche Energie bedeutet, dass sie beim Auftreffen auf die Wände ihres Behälters stärker aufschlagen. Alle diese Treffer summieren sich zu Druck , dh je heißer das Gas wird, desto schneller sind die Moleküle es bewegt sich, je mehr Druck sie auf die Wände des Behälters ausüben.
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- Jede gute Antwort, die ich positiv bewertet habe, und noch etwas, wie kann diese Erweiterung funktionieren? Wie ich gehört habe, sagte mein Lehrer, wenn sich die Lautstärke des Systems nicht ändert, bedeutet dies, dass es keine Arbeit gibt.
- einfach. Sie machen eine Wand des Gasbehälters beweglich. Wenn Sie das Gas erhitzen, drückt es gegen die Wand und bewegt es. Anschließend verbinden Sie die bewegliche Wand mit Ihrer Maschine, wo sie eine Kurbel dreht oder auf einen Hebel usw. drückt und Arbeiten ausführt. So funktionieren Automotoren.
- Entschuldigung, Herr Nielsen, ich habe noch eine Frage. Die Volumenvergrößerung für ein System führt also nicht unbedingt Arbeiten aus, wenn die bewegliche Wand nicht an einer Art von Maschinen befestigt ist? Zum Beispiel ein Ballon allein?
- Sie haben Recht, eine " freie " -Erweiterung wirkt nur gegen den Druck der Atmosphäre. Diese Fragen werden in einem ersten Kurs in Thermodynamik erklärt, den Sie im College erhalten würden. Arbeiten Sie jetzt an einem Lehrbuch? College oder High School? -Niels
- Viel Glück für Ihr Studium!
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A. Erhitztes Gas dehnt sich nicht aus, wenn es sich beispielsweise in einem Stahlbehälter befindet. Stattdessen steigt sein Druck aufgrund der größeren kinetischen Energie an.
Wenn er sich beispielsweise in einem Ballon befindet, drückt der größere Druck auf den Ballon nach außen und lässt ihn sich ausdehnen.
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Ich kann diesen Anstieg der kinetischen Energie nicht mit Expansion in Verbindung bringen.
Das Volumen eines erhitzten Gases nimmt nicht unbedingt zu.
Wenn das Gas in einem Gefäß mit konstantem Volumen enthalten ist, wird dies nicht der Fall sein expandieren, sondern der Druck des Gases steigt an.
Dies liegt daran, dass sich die Gasmoleküle beim Erhitzen schneller bewegen und von der Wand des Behälters abprallen, wobei sich der Impuls stärker ändert und dies häufiger geschieht.
So. Die Kraft (Impulsänderungsrate), die von den Gasmolekülen auf die Wände pro Flächeneinheit der Wand (Druck) ausgeübt wird, nimmt zu.
Betrachten Sie nun das in einem Behälter erhitzte Gas und der Druck des Gases darf konstant bleiben, da sich der Behälter ausdehnen kann.
In diesem Fall prallen die Gasmoleküle wieder von der Wand des Behälters ab eine größere Impulsänderung erleiden, aber jetzt hat der Bereich, über den die Moleküle eine Kraft auf die Wände ausüben, zugenommen, wodurch der Druck konstant gehalten wird.
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In formaler Hinsicht in Bezug auf die kinetische Theorie der Gase beträgt der von einem Gas ausgeübte Druck $ P = \ frac 13 \ rho c ^ 2 _ {\ rm rms} $ wobei $ \ rho $ die Dichte des Gases und $ c ^ 2 _ {\ rm rms} $ ist die mittlere Quadratgeschwindigkeit der Gasmoleküle.
Wenn das Gas mit konstantem Volumen erhitzt wird, bleibt die Dichte des Gases gleich, aber die mittlere Quadratgeschwindigkeit der Moleküle nimmt zu, so dass der Druck ansteigen muss.
Wenn andererseits beim Erhitzen die Dichte des Gases (aufgrund einer Volumenzunahme) mit der gleichen Geschwindigkeit abnimmt, mit der die mittlere Quadratgeschwindigkeit der Moleküle zunimmt, bleibt der Druck des Gases konstant .