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Ideale Gase

Storyboard

Im Fall eines idealen Gases, bei dem die Wechselwirkungen zwischen seinen Teilchen vernachlässigbar sind, bestehen direkte und einfache Beziehungen zwischen Druck, Volumen, Temperatur und der Menge des Gases.

>Modell

ID:(1510, 0)



Ideale Gase

Storyboard

Im Fall eines idealen Gases, bei dem die Wechselwirkungen zwischen seinen Teilchen vernachlässigbar sind, bestehen direkte und einfache Beziehungen zwischen Druck, Volumen, Temperatur und der Menge des Gases.

Variablen

Symbol
Text
Variable
Wert
Einheiten
Berechnen
MKS-Wert
MKS-Einheiten
$n_1$
n_1
Anzahl der Mole der 1-Komponente
mol
$n_2$
n_2
Anzahl der Mole der 2-Komponente
mol
$n_3$
n_3
Anzahl der Mole der 3-Komponente
mol
$N_1$
N_1
Anzahl der Teilchen der Komponente 1
-
$N_2$
N_2
Anzahl der Teilchen der Komponente 2
-
$N_3$
N_3
Anzahl der Teilchen der Komponente 3
-
$C_{pn}$
C_pn
Druckkonstante pro Mol
Pa/mol
$N$
N
Gesamtanzahl der Teilchen
-
$p$
p
Gesamtdruck aller Komponenten
Pa
$n$
n
Gesamtzahl der Molen
mol
$M_1$
M_1
Masse der Komponente 1
kg
$M_2$
M_2
Masse der Komponente 2
kg
$M_3$
M_3
Masse der Komponente 3
kg
$M_{m1}$
M_m1
Molmasse der Komponente 1
kg/mol
$M_{m2}$
M_m2
Molmasse der Komponente 2
kg/mol
$M_{m3}$
M_m3
Molmasse der Komponente 3
kg/mol
$p_1$
p_1
Partialdruck der Komponente 1
Pa
$p_2$
p_2
Partialdruck der Komponente 2
Pa
$p_3$
p_3
Partialdruck der Komponente 3
Pa

Berechnungen


Zuerst die Gleichung auswählen:   zu ,  dann die Variable auswählen:   zu 

Symbol
Gleichung
Gelöst
Übersetzt

Berechnungen

Symbol
Gleichung
Gelöst
Übersetzt

 Variable   Gegeben   Berechnen   Ziel :   Gleichung   Zu verwenden



Gleichungen

Der Anzahl der Mol ($n$) entspricht der Anzahl der Partikel ($N$) geteilt durch der Avogadros Nummer ($N_A$):

equation=3748

Wenn wir sowohl den Z hler als auch den Nenner mit die Partikelmasse ($m$) multiplizieren, erhalten wir:

$n=\displaystyle\frac{N}{N_A}=\displaystyle\frac{Nm}{N_Am}=\displaystyle\frac{M}{M_m}$



Also ist es:

equation

Der Anzahl der Mol ($n$) entspricht der Anzahl der Partikel ($N$) geteilt durch der Avogadros Nummer ($N_A$):

equation=3748

Wenn wir sowohl den Z hler als auch den Nenner mit die Partikelmasse ($m$) multiplizieren, erhalten wir:

$n=\displaystyle\frac{N}{N_A}=\displaystyle\frac{Nm}{N_Am}=\displaystyle\frac{M}{M_m}$



Also ist es:

equation

Der Anzahl der Mol ($n$) entspricht der Anzahl der Partikel ($N$) geteilt durch der Avogadros Nummer ($N_A$):

equation=3748

Wenn wir sowohl den Z hler als auch den Nenner mit die Partikelmasse ($m$) multiplizieren, erhalten wir:

$n=\displaystyle\frac{N}{N_A}=\displaystyle\frac{Nm}{N_Am}=\displaystyle\frac{M}{M_m}$



Also ist es:

equation


Beispiele

Im Modell des idealen Gases werden Gasmolek le als kleine Kugeln dargestellt, die an den W nden des Beh lters abprallen. Da sie nicht miteinander wechselwirken, spielt der Gas-Typ keine Rolle entscheidend ist die Anzahl der St e mit der Oberfl che. Daher ist die Gesamtzahl der Teilchen, die auf die Wand treffen, unabh ngig vom Typ, die entscheidende Gr e.

simulation

Experiment:

Es k nnen verschiedene Gase aktiviert oder deaktiviert werden. Man kann auch eine Komponente deaktivieren und deren Teilchenanzahl einer anderen bertragen. Dabei zeigt sich, dass sich die mittlere Anzahl an St en pro Zeiteinheit nicht ndert ein anschauliches Beispiel f r das Gesetz der Partialdr cke.

Ein Gas, in dem seine Teilchen nicht miteinander interagieren, wird als ideales Gas bezeichnet. Wir k nnen es uns folgenderma en vorstellen:

• Es besteht aus einer Reihe von Kugeln, die in einem Beh lter ein Volumen ($V$) enthalten sind.
• Die Geschwindigkeit dieser Teilchen h ngt von die Absolute Temperatur ($T$) ab.
• Sie erzeugen einen Druck von ERROR:5224,0 durch St e gegen die W nde des Beh lters.

image

Ein ideales Gas zeichnet sich durch das Fehlen von potenziellen Energien zwischen den Teilchen aus. Das bedeutet, dass die potenziellen Energien, die zwischen den Teilchen $i$ und $j$ mit den Positionen $q_i$ und $q_j$ existieren k nnten, null sind:

equation=9517

Durch die Verwendung des Konzepts des Mols k nnen wir die Menge einer Substanz in einem Gas direkt mit der Anzahl der darin enthaltenen Teilchen von der Anzahl der Partikel ($N$) in Beziehung setzen. Dies erleichtert Berechnungen und erm glicht eine intuitivere Verbindung zwischen der Menge des Gases und seinen definierenden Eigenschaften wie die Druck ($p$), der Volumen ($V$) und die Absolute Temperatur ($T$).

Die Konstante der Avogadros Nummer ($N_A$), die ungef hr $6,02\times 10^{23}$ entspricht, ist eine grundlegende Konstante in der Chemie und wird verwendet, um zwischen der makroskopischen und mikroskopischen Skala von Atomen und Molek len zu konvertieren.

Der Wert von der Número de Moles ($n$) kann aus der Anzahl der Partikel ($N$) und die Masse ($M$) berechnet werden. Im ersten Fall wird er durch der Avogadros Nummer ($N_A$) geteilt, was mit der Formel erreicht wird:

equation=3748

W hrend im zweiten Fall die Molmasse ($M_m$) mit der Formel verwendet wird:

equation=4854


Im Fall eines idealen Gases, bei dem keine Wechselwirkungen zwischen den Teilchen auftreten, verh lt sich eine Mischung verschiedener Gase wie eine gr ere Menge desselben Gases.

Konkret gesagt, wenn wir drei Komponenten mit ihren jeweiligen Partialdr cken haben und sie mischen, ergibt sich der Gesamtdruck als Summe der Partialdr cke:

image

Dieses Bild veranschaulicht, wie die Partialdr cke der Gase in einer Mischung addiert werden. Jedes Gas bt einen unabh ngigen Druck aus und tr gt zum Gesamtdruck der Mischung bei.

Dieses Konzept ist grundlegend, um das Verhalten von Gasgemischen zu verstehen, da es uns erm glicht, den Gesamtdruck basierend auf den Partialdr cken der einzelnen Komponenten zu berechnen.

Gem dem Gesetz von Dalton [1] ist der Gesamtdruck eines Gasgemisches gleich der Summe der Einzeldr cke der Gase, wobei eine Druck ($p$) gleich der Summe von die Partialdruck der Komponente i ($p_i$) ist. Dies f hrt uns zu dem Schluss, dass sich das Gas so verh lt, als w ren die Partikel der verschiedenen Gase identisch. Auf diese Weise ist die Druck ($p$) die Summe von die Partialdruck der Komponente i ($p_i$):

equation=15361

Daher kann man folgern, dass sich das Gas verh lt, als w ren die verschiedenen Gase identisch, und die Anzahl der Mol entspricht der Summe der Mole der verschiedenen Komponenten:

equation=9534

[1] "Experimental Essays on the Constitution of Mixed Gases; on the Force of Steam or Vapour from Water and Other Liquids in Different Temperatures, Both in a Torricellian Vacuum and in Air; on Evaporation; and on the Expansion of Gases by Heat" (Experimentelle Aufs tze zur Konstitution von Mischgasen; ber die Kraft von Dampf oder Dampf aus Wasser und anderen Fl ssigkeiten bei unterschiedlichen Temperaturen, sowohl im Torricellschen Vakuum als auch in der Luft; zur Verdunstung; und ber die Ausdehnung von Gasen durch W rme), John Dalton, Memoirs of the Literary and Philosophical Society of Manchester, Band 5, Ausgabe 2, Seiten 535-602 (1802).

Der Anzahl der Mol ($n$) wird ermittelt, indem man die Masse ($M$) einer Substanz durch ihr die Molmasse ($M_m$) teilt, was dem Gewicht eines Mols der Substanz entspricht.

Daher kann die folgende Beziehung hergestellt werden:

kyon

Die molare Masse wird in Gramm pro Mol (g/mol) ausgedr ckt.

Der Anzahl der Mol ($n$) wird ermittelt, indem man die Masse ($M$) einer Substanz durch ihr die Molmasse ($M_m$) teilt, was dem Gewicht eines Mols der Substanz entspricht.

Daher kann die folgende Beziehung hergestellt werden:

kyon

Die molare Masse wird in Gramm pro Mol (g/mol) ausgedr ckt.

Der Anzahl der Mol ($n$) wird ermittelt, indem man die Masse ($M$) einer Substanz durch ihr die Molmasse ($M_m$) teilt, was dem Gewicht eines Mols der Substanz entspricht.

Daher kann die folgende Beziehung hergestellt werden:

kyon

Die molare Masse wird in Gramm pro Mol (g/mol) ausgedr ckt.


model

Der Anzahl der Mol ($n$) entspricht der Anzahl der Partikel ($N$) geteilt durch der Avogadros Nummer ($N_A$):

kyon

der Avogadros Nummer ($N_A$) ist eine universelle Konstante mit dem Wert 6.028E+23 1/mol und wird daher nicht zu den im Rechenprozess verwendeten Variablen gez hlt.

Der Anzahl der Mol ($n$) entspricht der Anzahl der Partikel ($N$) geteilt durch der Avogadros Nummer ($N_A$):

kyon

der Avogadros Nummer ($N_A$) ist eine universelle Konstante mit dem Wert 6.028E+23 1/mol und wird daher nicht zu den im Rechenprozess verwendeten Variablen gez hlt.

Der Anzahl der Mol ($n$) entspricht der Anzahl der Partikel ($N$) geteilt durch der Avogadros Nummer ($N_A$):

kyon

der Avogadros Nummer ($N_A$) ist eine universelle Konstante mit dem Wert 6.028E+23 1/mol und wird daher nicht zu den im Rechenprozess verwendeten Variablen gez hlt.

Der Anzahl der Mol ($n$) entspricht der Anzahl der Partikel ($N$) geteilt durch der Avogadros Nummer ($N_A$):

kyon

der Avogadros Nummer ($N_A$) ist eine universelle Konstante mit dem Wert 6.028E+23 1/mol und wird daher nicht zu den im Rechenprozess verwendeten Variablen gez hlt.

Im Fall eines idealen Gases ist der Druck die Druck ($p$) proportional zur Stoffmenge der Anzahl der Mol ($n$), die in einem gegebenen Volumen enthalten ist. Mit der Einf hrung von die Druckkonstante pro Mol ($C_{pn}$) l sst sich diese Beziehung wie folgt ausdr cken:

kyon

Im Fall eines idealen Gases ist der Druck die Druck ($p$) proportional zur Stoffmenge der Anzahl der Mol ($n$), die in einem gegebenen Volumen enthalten ist. Mit der Einf hrung von die Druckkonstante pro Mol ($C_{pn}$) l sst sich diese Beziehung wie folgt ausdr cken:

kyon

Im Fall eines idealen Gases ist der Druck die Druck ($p$) proportional zur Stoffmenge der Anzahl der Mol ($n$), die in einem gegebenen Volumen enthalten ist. Mit der Einf hrung von die Druckkonstante pro Mol ($C_{pn}$) l sst sich diese Beziehung wie folgt ausdr cken:

kyon

Im Fall eines idealen Gases ist der Druck die Druck ($p$) proportional zur Stoffmenge der Anzahl der Mol ($n$), die in einem gegebenen Volumen enthalten ist. Mit der Einf hrung von die Druckkonstante pro Mol ($C_{pn}$) l sst sich diese Beziehung wie folgt ausdr cken:

kyon


>Modell

ID:(1510, 0)



Mechanismen

Definition


ID:(15253, 0)



Ideales Gas

Bild

Ein Gas, in dem seine Teilchen nicht miteinander interagieren, wird als ideales Gas bezeichnet. Wir können es uns folgendermaßen vorstellen:

• Es besteht aus einer Reihe von Kugeln, die in einem Behälter ein Volumen ($V$) enthalten sind.
• Die Geschwindigkeit dieser Teilchen hängt von die Absolute Temperatur ($T$) ab.
• Sie erzeugen einen Druck von ERROR:5224,0 durch Stöße gegen die Wände des Behälters.



Ein ideales Gas zeichnet sich durch das Fehlen von potenziellen Energien zwischen den Teilchen aus. Das bedeutet, dass die potenziellen Energien, die zwischen den Teilchen $i$ und $j$ mit den Positionen $q_i$ und $q_j$ existieren könnten, null sind:

ID:(9528, 0)



Die Mole

Notiz

Durch die Verwendung des Konzepts des Mols können wir die Menge einer Substanz in einem Gas direkt mit der Anzahl der darin enthaltenen Teilchen von der Anzahl der Partikel ($N$) in Beziehung setzen. Dies erleichtert Berechnungen und ermöglicht eine intuitivere Verbindung zwischen der Menge des Gases und seinen definierenden Eigenschaften wie die Druck ($p$), der Volumen ($V$) und die Absolute Temperatur ($T$).

Die Konstante der Avogadros Nummer ($N_A$), die ungefähr $6,02\times 10^{23}$ entspricht, ist eine grundlegende Konstante in der Chemie und wird verwendet, um zwischen der makroskopischen und mikroskopischen Skala von Atomen und Molekülen zu konvertieren.

Der Wert von der Número de Moles ($n$) kann aus der Anzahl der Partikel ($N$) und die Masse ($M$) berechnet werden. Im ersten Fall wird er durch ERROR:5403 geteilt, was mit der Formel erreicht wird:



Während im zweiten Fall die Molmasse ($M_m$) mit der Formel verwendet wird:

ID:(9600, 0)



Druck

Zitat

Der Druck entsteht durch die Vielzahl von Kollisionen der Gasteilchen mit den Wänden des Behälters. Jede Kollision trägt zur Gesamtpressung des Gases bei. Je schneller sich die Teilchen bewegen und je mehr Kollisionen innerhalb eines bestimmten Zeitraums auftreten, desto höher ist der Druck.

ID:(9599, 0)



Volumen

Übung

Das Volumen ist eine grundlegende Eigenschaft eines Gases und kann als der dreidimensionale Raum verstanden werden, den das Gas in einem Behälter einnimmt.

ID:(9601, 0)



Gasgemisch

Gleichung


Im Fall eines idealen Gases, bei dem keine Wechselwirkungen zwischen den Teilchen auftreten, verhält sich eine Mischung verschiedener Gase wie eine größere Menge desselben Gases.

Konkret gesagt, wenn wir drei Komponenten mit ihren jeweiligen Partialdrücken haben und sie mischen, ergibt sich der Gesamtdruck als Summe der Partialdrücke:



Dieses Bild veranschaulicht, wie die Partialdrücke der Gase in einer Mischung addiert werden. Jedes Gas übt einen unabhängigen Druck aus und trägt zum Gesamtdruck der Mischung bei.

Dieses Konzept ist grundlegend, um das Verhalten von Gasgemischen zu verstehen, da es uns ermöglicht, den Gesamtdruck basierend auf den Partialdrücken der einzelnen Komponenten zu berechnen.

Gemäß dem Gesetz von Dalton [1] ist der Gesamtdruck eines Gasgemisches gleich der Summe der Einzeldrücke der Gase, wobei eine Druck ($p$) gleich der Summe von die Partialdruck der Komponente i ($p_i$) ist. Dies führt uns zu dem Schluss, dass sich das Gas so verhält, als wären die Partikel der verschiedenen Gase identisch. Auf diese Weise ist die Druck ($p$) die Summe von die Partialdruck der Komponente i ($p_i$):



Daher kann man folgern, dass sich das Gas verhält, als wären die verschiedenen Gase identisch, und die Anzahl der Mol entspricht der Summe der Mole der verschiedenen Komponenten:

[1] "Experimental Essays on the Constitution of Mixed Gases; on the Force of Steam or Vapour from Water and Other Liquids in Different Temperatures, Both in a Torricellian Vacuum and in Air; on Evaporation; and on the Expansion of Gases by Heat" (Experimentelle Aufsätze zur Konstitution von Mischgasen; über die Kraft von Dampf oder Dampf aus Wasser und anderen Flüssigkeiten bei unterschiedlichen Temperaturen, sowohl im Torricellschen Vakuum als auch in der Luft; zur Verdunstung; und über die Ausdehnung von Gasen durch Wärme), John Dalton, Memoirs of the Literary and Philosophical Society of Manchester, Band 5, Ausgabe 2, Seiten 535-602 (1802).

ID:(9533, 0)



Gasgesetze

Script

Der Zustand eines Systems wird durch die sogenannte Zustandsgleichung beschrieben, die die Beziehung zwischen den Parametern festlegt, die das System charakterisieren.

Im Fall von Gasen sind die Parameter, die ihren Zustand beschreiben, die Druck ($p$), der Volumen ($V$), die Absolute Temperatur ($T$) und der Anzahl der Mol ($n$). In der Regel bleibt der letzte Parameter konstant, da er mit der Menge des vorhandenen Gases zusammenhängt.

Die Zustandsgleichung verknüpft daher Druck, Volumen und Temperatur und legt fest, dass es nur zwei Freiheitsgrade gibt, da die Zustandsgleichung die Berechnung des dritten Parameters ermöglicht. Insbesondere, wenn das Volumen festgelegt ist, kann man beispielsweise die Temperatur als Variable wählen, was die Berechnung des entsprechenden Drucks ermöglicht.

ID:(587, 0)



Modell

Variable


ID:(15312, 0)