1. Klausur ist am 5.12.! (für Vets sowie Bonuspunkte für Zahni-Praktikum) Jetzt lernen!

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1 1. Klausur ist am 5.12.! (für Vets sowie Bonuspunkte für Zahni-Praktikum) Jetzt lernen! User: duerenvorlesung Password: ******

2 Druck und Volumen Gesetz von Boyle-Mariotte: pv const. - Gilt für ideales Gas in abgeschlossenem Raum bei konstanter Temperatur ( isotherm ) Henrysche Regel: Beispiel: 20 l Druckgasflasche mit 150 at ergibt 3000 l Gas bei Normaldruck (1 at). Mit steigender Temperatur nimmt Löslichkeit ab; Dampfdruck steigt! In Flüssigkeit gelöste Gasmenge ~ Gasdruck an der Oberfläche. - Gilt nicht bei Sättigung etc. Beispiel: Bunsenbrenner Bernouillische Gleichung etc.. - Gilt wie bei Flüssigkeiten

3 Partialdruck Daltonsches Gesetz: p p p 1 + p Gilt für Gas-Mix mit Partialdrücken p i Zusammenhang: Partialdruck & Stoffmenge p : n 1 p2 : p3 n1 : n2 : 3

4 Wärmelehre 1. Temperatur Reibung erzeugt Wärme; der Körper wird heiß. Man muss Arbeit leisten um Wärme zu erzeugen. Wärme ist eine Form der Energie! Körper können heiß oder kalt sein. Temperatur ist eine Zustandsgröße des Körpers. Wie misst man Temperatur? Fast alle Stoffe dehnen sich bei Erwärmung aus! Flüssigkeitsthermometer

5 Thermische Ausdehnung Ausdehnungsfugen sind manchmal nützlich!

6 Thermische Ausdehnung Längenausdehnung ist näherungsweise linear: l ( 1+ t) l α 0 α Längenausdehnungskoeffizient Beispiel: Bimetallstreifen Stärkere Ausdehnung des linken Metalls Volumenausdehnung V ( 1+ t) V γ 0 γ Volumenausdehnungskoeffizient Volumen Länge x Breite x Höhe γ 3α Beispiel: Flüssigkeitsthermometer Typische Werte: α Eis/Wasser Aluminium Glas / K / K -5 / K γ / K / K Ausdehnung

7 Temperatureffekte Die Dichte fast aller Stoffe nimmt mit der Temperatur ab! Temperatureinheiten: 0 Grad Celsius: Schmelzen von Eis. Der el. Widerstand von Metallen nimmt mit der Temperatur zu. 100 Grad Celsius: Sieden von Wasser (bei Normaldruck). 0 Kelvin absoluter Nullpunkt Der el. Widerstand von Halbleitern nimmt mit der Temperatur ab. Celsius - Temperatur t Thermodynamische Temperatur T Die Wärmestrahlung (i.a. Infrarotstrahlung) nimmt mit der Temperatur zu. T (Kelvin) t( C) Thermoelemente bestehen aus dem Kontakt zwei verschiedener Metalle. Sie erzeugen bei Temperaturdifferenzen elektrische Spannungen

8 Allgemeines Gasgesetz Allgemeines Gasgesetz: (Gilt für ideales Gas i.e. ohne Wechselwirkungskräfte zwischen den Molekülen) p1v T 1 1 p2v2 const. T (in mol) 2 n Stoffmenge nr J R 8.31 mol K Allg.Gaskonstante pv const. Isobare: pconst.: Gesetz von Gay-Lussac V T Isotherme: Tconst.: Gesetz von Boyle-Mariotte T t! const.; V V0 (1 + γ T ) Van der Waalssche Gleichung: (Gilt für van der Waalssches Gas i.e. mit Wechselwirkungskräften zwischen den Molekülen; a,bmaterialkonstanten) 2 2 ( p + an / V )( V nb) T nr p T Isochore: Vconst. Gesetz von Gay-Lussac const.; p p0(1 + γ T )

9 pv T nr Stoffmenge Stoffmenge n: 1 Mol Anzahl der Teilchen in 12 g Kohlenstoff Moleküle 6,022*10 23 Avogadrosche Konstante N A 6,022*10 23 / mol Anzahl der Teilchen N Stoffmenge n (mol) N molare Masse M (kg/mol) Molare Volumen Masse m (kg) Stoffmenge n (mol) A i der Sorte i (bei Gasen unter Normalbedingungen p1013 hpa, T K): molares Volumen V m Volumen V der Probe (m Stoffmenge n (mol) 3 ) Ideales Gas: V m 22.4 l/mol Unabhängig von der Gassorte!

10 Wärmelehre 2. Wärmeenergie, Kalorimetrie Je mehr (Wärme-)Energie Q zugeführt wird, um so größer die Temperaturänderung T: Q ~ T Proportionalitätskonstante C Wärmekapazität Q C T Einheit der Wärmemenge: 1J 1Ws 1Nm Früher Kalorie: 1cal J Messung des Grundumsatzes Dewar Isoliergefäß (z.b. Thermoskanne) Doppelwand mit Vakuum Kalorimetrie: Messung des Wärmeenergieumsatzes

11 spezifische Wärmekapazität c (J/kg K) molare Wärmekapazität C m (J/mol K) Regel von Dulong-Petit: Für die meisten Festkörper gilt: C m Wärmekapazität J 25 mol K Wärmekapazität C (J/K) Masse m (kg) Wärmekapazität C (J/K) Stoffmenge n (mol) Atome im Festkörper Die Energie, die jedes Molekül bei einer bestimmten Temperatur speichert ist für alle Festkörper ähnlich! Brownsche Bewegung: Temperatur ungeordnete Bewegung (Schwingung) der Moleküle Wärmeenergie (Bewegungs-)Energie der Moleküle

12 Wärmekapazität bei Gasen Wärmekapazität bei Gasen ist unterschiedlich, je nach dem ob Druck (C mp ) oder Volumen (C mv ) beim Erwärmen konstant gehalten wird. Bei idealem Gas gilt: Cmp -Cmv R Beispiel Wärmekapazität: Ein 250 W Tauchsieder heizt 500 g Wasser 5 min lang auf. Wie groß ist die Temperaturerhöhung? c Wasser Q W T J 4.2 ; P g K c P t Q m Wasser 250W; 250W 300 s 75 kj J g g K m 500g; 75 kj t 36K 36 C 5min Musterlösung im Buch falsch

13 Die vier Elemente...