Kinetische Theorie und Gesetze der Gase

Gase

Kinetische Theorie der Gase

Ein Gas besteht aus einer großen Anzahl von Teilchen in ständiger Bewegung. Der Abstand zwischen den Teilchen ist im Vergleich zu ihrer eigenen Größe sehr groß. Die Stöße der Teilchen untereinander und mit den Behälterwänden können als elastisch betrachtet werden. Der Druck ist das Ergebnis dieser Stöße.

Die durchschnittliche translatorische kinetische Energie der Teilchen ist direkt proportional zur absoluten Temperatur (T).

Avogadro-Hypothese (1811)

Gasteilchen sind klein. Sie müssen nicht zwangsläufig Atome sein. Viele Bestandteile von Gasen sind zweiatomige Teilchen, die man Moleküle nennt.

Aussage: Gleiche Volumina verschiedener Gase enthalten unter den gleichen Bedingungen von Druck und Temperatur (T) die gleiche Anzahl von Molekülen.

Gasgesetze

• Boyle'sches Gesetz

  Wenn ein Gas eine Zustandsänderung bei konstanter Temperatur (T) erfährt, ist der Druck (P) umgekehrt proportional zum Volumen (V): P₁V₁ = P₂V₂.

• Gesetz von Gay-Lussac (Druck-Temperatur)

  Wenn ein Gas eine Zustandsänderung bei konstantem Volumen erfährt, ist der auf die Wände ausgeübte Druck direkt proportional zu seiner absoluten Temperatur.

• Charles'sches Gesetz (Volumen-Temperatur)

  Wenn ein Gas eine Zustandsänderung bei konstantem Druck erfährt, ist das Volumen des Behälters direkt proportional zur absoluten Temperatur.

Zustandsgleichung idealer Gase

Die Kombination der oben genannten Gesetze ergibt den mathematischen Ausdruck: PV = nRT.

Dalton'sches Gesetz (1801)

Der Gesamtdruck, der von einer Gasmischung ausgeübt wird, ist die Summe der Partialdrücke der Komponenten der Mischung, wenn diese separat im selben Behälter das gesamte zur Verfügung stehende Volumen einnehmen würden.

Kinetische Begründung der Gasgesetze

• Boyle'sches Gesetz

  Wenn das Volumen des Behälters reduziert wird, nehmen die Stöße (Kollisionen) der Teilchen mit den Wänden zu, wodurch der Druck steigt.

• Gesetz von Gay-Lussac (P-T)

  Bei konstantem Volumen bewegen sich die Teilchen schneller, wenn die Temperatur (T) steigt. Sie kollidieren häufiger und heftiger mit den Wänden, wodurch der Druck steigt.

• Charles'sches Gesetz (V-T)

  Bei konstantem Druck führt eine Erhöhung der Temperatur (T) dazu, dass das Volumen proportional zunimmt.

Formeln