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Nachricht |
robinh95
Anmeldungsdatum: 12.04.2013
Beiträge: 1
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 robinh95 Verfasst am: 12. Apr 2013 20:33 Titel: Abkühlung eines Gases bei Expansion [expandierendes Gas] |
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Kurze Frage:
Wieso kühlt expandierendes Gas?
Gruß |
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magician4
Anmeldungsdatum: 03.06.2010
Beiträge: 914
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| magician4 Verfasst am: 13. Apr 2013 03:25 Titel: |
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| Zitat: | | Wieso kühlt expandierendes Gas? |
wenn wir ueber "freie expansion " reden: das tun gase nicht immer...
..aber wenn sie das tun, was unter alltagsbedingungen meist der fall ist, dann steckt dahinter der Joule-Tompson effekt
anschaulich-vereinfacht: auch wenn ideale gase gern so behandelt werden, so haben reale gase dann doch noch sowas wie "ich merk noch was von den anderen gasteilchen"
im falle der von dir angefragten abkuehlung finden die gaspartikel einander vor expansion "anziehend", und gegen diese anziehnung muss arbeit geleistet werden. diese jedoch kann nur aus der kinetischen energie der gasteilchen bedient werden, die daher langsamer werden: grad so als wenn du einen stein nach oben wirfst, und die (zunehmende) lageenergie aus der (sich verringernden) kinetischen energie gespeist wird
eine solche verringerung der mittleren kinetischen energie der gasteilchen ist jedoch gleichbedeutend damit, dass der gaskoerper kaelter geworden ist ( kinetische gastheorie)
gruss
ingo |
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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| D2 Verfasst am: 13. Apr 2013 11:57 Titel: |
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| magician4 hat Folgendes geschrieben: | wenn wir ueber "freie expansion " reden: das tun gase nicht immer...
..aber wenn sie das tun, was unter alltagsbedingungen meist der fall ist, dann steckt dahinter der Joule-Tompson effekt
anschaulich-vereinfacht: auch wenn ideale gase gern so behandelt werden, so haben reale gase dann doch noch sowas wie "ich merk noch was von den anderen gasteilchen"
im falle der von dir angefragten abkuehlung finden die gaspartikel einander vor expansion "anziehend", und gegen diese anziehnung muss arbeit geleistet werden. diese jedoch kann nur aus der kinetischen energie der gasteilchen bedient werden, die daher langsamer werden: grad so als wenn du einen stein nach oben wirfst, und die (zunehmende) lageenergie aus der (sich verringernden) kinetischen energie gespeist wird
eine solche verringerung der mittleren kinetischen energie der gasteilchen ist jedoch gleichbedeutend damit, dass der gaskoerper kaelter geworden ist |
Die Teilchen werden nicht langsamer durch die Expasion selbst
"Wird der Raum vergrößert, dann haben die Moleküle die Auswahl unter vielen neuen Positionen und es ist sehr unwahrscheinlich, dass sie alle gleichzeitig in das ursprüngliche, kleinere Volumen zurückfinden. Anziehungskräfte in einem realen Gas können die Ausbreitung nicht verhindern, solange die Energiebilanz stimmt: Im Gaszustand reicht die kinetische Energie aus, um die höhere potenzielle Energie bei größerem Abstand auszugleichen...
Dabei verringert sich die kinetische Energie (blaue Pfeile) und die Moleküle können danach im Stoß weniger Energie auf ein Thermometer übertragen. "
s.Link oben
Die Verringerung der kinetische Energie hängt mit abnemender Anzahl der Teilchen pro Volumen(bei einem Thermometer pro Fläche) zusammen.
Einzelne Teilchengeschwindigkeiten die das Thermometer bombardieren haben sich nicht geändert, sondern es sind weniger Teilchen die das Thermometer treffen können.
_________________
Lösungen gibt es immer, man muss nur darauf kommen. |
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magician4
Anmeldungsdatum: 03.06.2010
Beiträge: 914
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| magician4 Verfasst am: 13. Apr 2013 15:11 Titel: |
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@ D2
ich hab selten soviel widerspruechliches und falsches auf einem haufen gesehen
... und das dann auch noch als gegenrede
peinlich
ingo |
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Systemdynamiker
Anmeldungsdatum: 22.10.2008
Beiträge: 594
Wohnort: Flurlingen
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| Systemdynamiker Verfasst am: 29. Apr 2013 21:38 Titel: Thermodynamik |
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Zuerst muss festgelegt werden, wie das Gas expandiert. Ich gehe davon aus, dass das Gas unter kontrollierten Bedingungen (im Quasigleichgewicht) expandiert wird (als mittels eines Kolbens). Dann gibt es zwei Erklärungsmöglichkeiten:
1. Das Gas verrichtet Arbeit gegen den Kolben, deshalb nimmt die innere Energie ab und die Temperatur sinkt.
2. Das Gas wird isentrop expandiert, wobei ein Teil der manifesten Entropie (temperaturabhängig) in latente Entropie (volumenabhängig) übergeht.
Natürlich kann man auf molekularer Basis mit Teilchen argumentieren. Diese "Chügeliphysik" macht das Problem aber nicht einfacher.
_________________
Herzliche Grüsse Werner Maurer |
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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| D2 Verfasst am: 30. Apr 2013 17:59 Titel: |
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| magician4 hat Folgendes geschrieben: | @ D2
ich hab selten soviel widerspruechliches und falsches auf einem haufen gesehen
... und das dann auch noch als gegenrede
peinlich |
| magician4 hat Folgendes geschrieben: | | Zitat: | | Wieso kühlt expandierendes Gas? |
wenn wir ueber "freie expansion " reden: das tun gase nicht immer...
..aber wenn sie das tun, was unter alltagsbedingungen meist der fall ist, dann steckt dahinter der Joule-Tompson effekt
im falle der von dir angefragten abkuehlung finden die gaspartikel einander vor expansion "anziehend", und gegen diese anziehnung muss arbeit geleistet werden. diese jedoch kann nur aus der kinetischen energie der gasteilchen bedient werden, die daher langsamer werden: grad so als wenn du einen stein nach oben wirfst, und die (zunehmende) lageenergie aus der (sich verringernden) kinetischen energie gespeist wird
ingo |
Wie erfahren deiner Meinung Gasmoleküle, dass es Zeit ist langsamer zu werden?
Wenn es einen Kolben gibt, der die Stoßenergie der Gasmolekühlen auf sich nimmt, dann können diese tatsächlich ihren Impuls auf den Kolben abgeben.
"Die Energie dazu kommt aus der kinetischen Energie des Gases, die dadurch verringert wird. Die Teilchen werden im Mittel langsamer und das Gas kühlt in der Folge ab. Ein ideales Gas zeigt keinen Joule-Thomson-Effekt, da zwischen seinen Teilchen keine Wechselwirkungen auftreten."
http://www.pci.tu-bs.de/aggericke/PC1/Kap_II/JT-Effekt.htm
Aber wenn es keinen Kolben gibt, z.B. Ventil von einem aufgepumpten Fahrradschlauch wird plötzlich geöfnet oder besser weggerissen. Dieses Ventil wird kalt, warum wohl?
Warum sollen die Gasmoleküle die zufällig in Richtung vom geöffneten Ventil unterwegs sind ihre Geschwindigkeit plötzlich verringern und Energie- und Impulserhaltungsgesetz verletzen?
Wie erfahren deiner Meinung diese Gasmoleküle, dass es Zeit ist langsamer zu werden?
"Physiker stellen ein Gas mit negativer absoluter Temperatur her. Das Faszinierende daran: Es ist heißer, als jedes gewöhnliche Gas werden kann."
http://www.spektrum.de/alias/physik/kaelter-als-kalt-und-heisser-als-unendlich-heiss/1183925
_________________
Lösungen gibt es immer, man muss nur darauf kommen.
Zuletzt bearbeitet von D2 am 30. Apr 2013 18:06, insgesamt einmal bearbeitet |
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Klondijk457
Gast
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| Klondijk457 Verfasst am: 30. Apr 2013 18:04 Titel: |
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Ich wollte nur mal die "ideale Gasgleichung" in die Runde werfen:
Also nicht vergessen:
p*V = n*R*T
Und bei isobarer Volumenänderung, wobei n konstant bleibt, und R sowieso... |
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