Fragenbank: Thermodynamik: Allgemeine Gasgleichung

In einem Laborversuch durchläuft ein Zylinder mit einem idealen Gas eine isotherme thermodynamische Transformation, bei der die Temperatur konstant bei 300 K gehalten wird. Das Anfangsvolumen des Gases beträgt 4 Liter und der Druck liegt bei 2 atm. Während der Transformation werden 500 J Wärme dem System hinzugefügt. Dabei gilt für das ideale Gas die allgemeine Gasgleichung PV = nRT, wobei P der Druck, V das Volumen, n die Anzahl der Mol des Gases, R die universelle Gaskonstante (R = 8,31 J/(mol.K)) und T die Temperatur ist. Beantworten Sie: 1) Was ist das Endvolumen des Gases? 2) Wenn der Enddruck 1,5 atm beträgt, bestimmen Sie die Menge des Gases in Mol, die sich am Ende der Transformation im Zylinder befindet.

Betrachten Sie ein ideales Gas, das sich in einem zylindrischen Behälter mit einem masselosen, adiabatischen Kolben befindet. Zu Beginn nimmt das Gas ein Volumen von 2,0 Litern ein und übt einen Druck von 2,0 atm bei einer Temperatur von 300 K aus. Das System wird dann einem isothermen Prozess unterzogen, bei dem sich der Druck verdoppelt. Anschließend erfährt das Gas eine freie Expansion, bis der Druck wieder auf seinen ursprünglichen Wert zurückkehrt, wobei die Temperatur konstant bleibt. Bestimmen Sie nach diesen Prozessen: 1) Das Endvolumen des Gases und die Wärme, die während des isothermen Prozesses mit der Umgebung ausgetauscht wurde. 2) Die Änderung der inneren Energie des Gases während der freien Expansion.

Ein Heißluftballon wird verwendet, um Touristen auf einem Ausflug im Freien zu transportieren. Der Ballon hat ein Volumen von 1500 m³ und befindet sich bei einer Temperatur von 35 °C. Der Luftdruck beträgt 1,01×10⁵ Pa und die molare Masse der Luft im Ballon beträgt 29 g/mol. Um die Sicherheit und Effizienz des Flights zu gewährleisten, müssen die Ballonbetreiber ständig die Bedingungen des Gases darin überwachen. (a) Berechnen Sie die Anzahl der Mol Luft im Ballon unter Verwendung der idealen Gasgleichung. (b) Wenn die Temperatur im Ballon auf 45 °C steigt und der Druck konstant bleibt, welches Volumen wird der Ballon dann haben? (c) Wenn hingegen der Druck auf 1,11×10⁵ Pa steigt und die Temperatur konstant bleibt, welches Volumen wird der Ballon dann haben?

Das Konzept der idealen Gase wurde entwickelt, um die beobachteten Verhaltensweisen realer Gase zu erklären. Es gibt jedoch einige Unterschiede zwischen den beiden Arten von Gasen. Welche sind das?

Die Clapeyron-Gleichung ist ein wichtiges mathematisches Werkzeug, das im Bereich der Physik angewendet werden kann, um das Verhalten eines thermodynamischen Systems zu beschreiben. Diese Gleichung wurde 1834 vom französischen Physiker Benoit Paul Émile Clapeyron entwickelt und ermöglicht es, die Beziehung zwischen welcher physikalischen Größe zu beschreiben?