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Himmelsgesetze der Bewegung/ Temperatur und Druck in Gasen: Die Moleküle und die Bewegungsenergie

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Definition der Temperatur[Bearbeiten]

Man kann schon bei einem Dampfdrucktopf feststellen, dass sich der Druck mit steigender Temperatur erhöht. Wie passiert das? Temperatur ist direkt mit der mittleren Bewegungsenergie der Moleküle verbunden. Sie ist sogar dadurch definiert. Je höher die Bewegungsenergie (und daher auch die Geschwindigkeit der Moleküle) desto höher die Temperatur. Obwohl folgendes nicht das beste Beispiel ist: je schneller man läuft, desto wärmer wird es ihm.

Temperatur T (multipliziert mit einer Konstante) ist die mittlere Bewegungsenergie der Moleküle :


ist die Boltzmann-Konstante (eine wichtige Konstante in Thermodynamik, das Bereich der Physik, das sich mit Wärmeenergie und Temperatur beschäftigt)

Vorsicht! Diese Formel gilt nur bei sogenannten idealen Gasen!

Temperatur und Druck[Bearbeiten]

Wie schon beschrieben, ist der Druck desto größer, je größer die ausgeübte Kraft ist. Wenn man einen Ball gegen eine Wand wirft, übt der Ball an die Wand eine Kraft, solang er sie berührt. Je schneller der Ball ist, desto größer die Kraft und daher auch der Druck. Man kann die Moleküle der Luft als unglaublich viele nicht sichtbare ganz winzige Bälle vorstellen, die ständig gegen die Wand stoßen. Dadurch entsteht einen Druck, der desto größer ist, je schneller die Moleküle sind (wie beim Ball). Schnellere Moleküle aber bedeuten von Definition aus eine höhere Temperatur. Eine höhere Temperatur in einem geschlossenen Gefäß (z.B. in einem Dampfdrucktopf) ist daher mit einem höheren Druck verbunden.

Druck und Dichte[Bearbeiten]

Eine erhöhte Dichte aber, bei gleichbleibender Temperatur, bedeutet auch einen höheren Druck. Wenn mehrere Bälle (mit gleicher Geschwindigkeit) gegen eine Tür stoßen, ist doch der Druck größer, als wenn nur ein Ball (mit gleicher Geschwindigkeit) gegen die Tür stößt. Für eine gleichbleibende Temperatur daher (gleich Geschwindigkeit der Moleküle) hängt eine größere Dichte mit einem höheren Druck zusammen.