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Gasgesetz

Der Begriff Gasgesetz oder besser Gasgesetze beinhaltet physikalische Gesetze, die zwischen verschiedenen Zustandsgrößen von Gasen, wie Volumen, Druck, Temperatur, Stoffmenge, Masse oder Teilchenzahl, eine Beziehung herstellen. Dabei werden die Eigenschaften sowie das Verhalten von realen und idealen Gasen beschrieben. Die wichtigsten Gasgesetze sind hierbei die allgemeine Gasgleichung für ideales Gas und die Van-der-Waals-Gleichung für reales Gas.

Ideales Gas

Das ideale Gasgesetz, auch allgemeine Gasgleichung genannt, ist die Zustandsgleichung eines hypothetischen idealen Gases. Es ist eine gute Annäherung an das Verhalten unterschiedlicher echter Gase unter vielen Bedingungen, obwohl es mehrere Einschränkungen aufweist. Es wurde erstmals 1834 von Benoît Paul Émile Clapeyron als eine Kombination aus dem empirischen Boyle-Gesetz, dem Charles-Gesetz, dem Avogadro-Gesetz und dem Gay-Lussac-Gesetz veröffentlicht. Das ideale Gasgesetz wird oft in empirischer Form geschrieben:

P V = nRT

wobei P, V und T der Druck, das Volumen und die Temperatur sind; n ist die Stoffmenge; und R ist die ideale Gaskonstante. Es ist für alle Gase gleich.

Reales Gas

Reale Gase sind nichtideale Gase, die Wechselwirkungen ausüben, folglich halten sie sich nicht an das ideale Gasgesetz. Reale Gase weichen von der linear verlaufenden Abhängigkeit idealer Gase bezüglich Drucks, Dichte und Temperatur ab. Das beruht auf der endlichen Ausdehnung der Teilchen und der Anziehungskraft zwischen Atomen und Molekülen, wie in dem Van-der-Waals-Gesetz beschrieben.

Es gibt eine ganze Anzahl von Gesetzen, Zustandsgleichungen und Theorien zu Gasen und ihrem Verhalten. Diese unterteilen sich in:

Gesetz von Avogadro für ideale Gase

Der italienische Physiker und Chemiker Amedeo Avogadro stellte im Jahr 1811 das nach ihm benannte Gesetz auf, nach dem alle Gase bei gleichem Druck, gleicher Temperatur und gleichem Volumen die gleiche Teilchenzahl enthalten.

Zustandsgleichung von Benedict-Webb-Rubin für reale Gase

Im Jahr 1940 entwickelten die drei Chemiker Benedict, Webb und Rubin eine Zustandsgleichung für dichte Gase, die einen Kompromiss zwischen Genauigkeit und Einfachheit darstellt.

Boyle Temperatur

Der englische Naturforscher Robert Boyle beschäftigte sich im 17. Jahrhundert mit den Eigenschaften von Gasen. Nach ihm ist die Boyle Temperatur benannt. Dabei handelt es sich um die Temperatur, bei der sich ein reales Gas bei kleinem Druck wie ideales Gas verhält.

Zustände und Zustandsänderungen

In der Physik haben Zustände und Zustandsänderungen sehr viel mit der Thermodynamik zu tun. Gase und ihre Gesetze spielen dabei die wohl wichtigste Rolle.

Die Thermodynamik ist ein Zweig der Physik, der sich mit Wärme, Arbeit und Temperatur sowie deren Beziehung zu Energie, Strahlung und physikalischen Eigenschaften von Materie befasst. Das Verhalten dieser Größen wird durch die vier Gesetze der Thermodynamik bestimmt, die eine quantitative Beschreibung unter Verwendung messbarer makroskopischer und physikalischer Größen vermitteln. Die Thermodynamik gilt für eine Vielzahl von Themen in Wissenschaft und Technik, insbesondere für physikalische Chemie, Biochemie, Chemieingenieurwesen und Maschinenbau, aber auch für andere komplexe Bereiche wie die Meteorologie.

Quizfragen zum Thema

  1. Wie groß ist das Volumen in Liter eines idealen Gases unter Standardbedingungen, wenn das Normvolumen 1 mol beträgt?

    Das Normvolumen beträgt 22,4 Liter

  2. Welche Zusammenhänge werden in den idealen Gasgesetzen beschrieben?

    Im idealen Gasgesetz geht es um die Zusammenhänge von Volumen, Druck und Temperatur

  3. Was ist die Gaskonstante?

    Die Gaskonstante, Formelzeichen R, ist eine physikalische Konstante in der thermischen Zustandsgleichung idealer Gase.

  4. Was ist die kinetische Gastheorie?

    Es ist die Theorie über die Eigenschaft von Gasen, von der sich die Gesetze über ideale wie reale Gase ableiten.

  5. Was sagt das Gesetz von Amonton aus?

    Das Gesetz Guillaume Amontons, ein französischer Physiker aus dem 17. Jahrhundert, sagt aus, das sich der Druck eines idealen Gases unter gleich bleibendem Druck und Stoffmenge proportional zur Temperatur verhält.


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