Das Verhalten von idealen Gasen bei unterschiedlichen Bedingungen erweckte zum Ende des Jahrhunderts besonderes Interesse. Ein ideales Gas ist eine Modellvorstellung zur Beschreibung von realen Gasen. Dazu wurden über die Zeit unterschiedliche Gasgesetze entwickelt, die unter verschiedenen Bedingungen gelten:. Diese Gasgesetze wurden in der idealen Gasgleichung zusammengefasst. Wenn Du Dich näher dafür interessierst, kannst Du mehr dazu im Artikel zum idealen Gas nachlesen. Die Gasgesetze bildeten das Fundament für ein neues Teilgebiet der Physik — die Wärmelehre. Darauf basierend wurden allerdings nicht nur Ingenieur-Meisterwerke wie die Dampfmaschine entwickelt. Vielmehr war es nun auch möglich, das alltägliche Verhalten von Gasen zu erklären. Dass Dein Luftballon sich bei tieferen Temperaturen zusammenzieht und wieder ausdehnt, sobald die Temperatur steigt, hat 2 Gay Lussacsches Gesetz Herleitung sich nichts mit dem Ballon zu tun. Beispielsweise funktioniert es auch genauso gut mit einer Plastikflasche:. Legst Du eine leere, fest verschlossene Plastikflasche ins Gefrierfachso zieht sie sich in der Kälte zusammen. Die geschlossene Flasche legst Du dann für einige Minuten in die Gefriertruhe. Dabei reichen schon bis zu fünf Minuten aus, damit sich das Gas zusammenziehen kann. Dieses Verhalten lässt sich dadurch erklären, dass die Flasche tatsächlich gar nicht leer, sondern mit Luft gefüllt ist. Bei Luft handelt es sich um ein Gasgemisch, das hauptsächlich aus Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid und einem kleinen Anteil Edelgase zusammengesetzt ist. Vereinfacht lässt sich Luft wie ein ideales Gas beschreiben. Dabei werden zum einen die Wechselwirkungen der Gasteilchen untereinander und zum anderen ihr Eigenvolumen vernachlässigt. Die Geschwindigkeit der Teilchen hängt wiederum 2 Gay Lussacsches Gesetz Herleitung der Gastemperatur ab, da die Gastemperatur die mittlere kinetische Energie definiert. Dies kannst Du wie folgt zusammenfassen:. Wie genau die kinetische Energie von der Temperatur des Gases abhängt, kannst du im Artikel kinetische Gastheorie nachlesen. Dass sich Gase mit zunehmender Temperatur ausdehnen und beim Abkühlen wieder zusammenziehen, wird beispielsweise in einem Gasthermometer ausgenutzt. Der einfachste Aufbau eines Gasthermometers besteht aus einem, mit Gas gefüllten Glasröhrchen. Das Röhrchen wird mit einem Quecksilbertröpfchen verschlossen, damit das Gas nicht entweichen kann:. Da hier die Grundfläche vom Röhrchen konstant bleibt, folgt die Proportionalität zwischen Volumen- und Höhenänderung:. Nach dem Gesetz von Gay-Lussac kannst Du damit die Temperaturänderung bestimmen. Wenn Du das Gasvolumen V bei unterschiedlichen Temperaturen T misst und es gegen die Temperatur aufträgst, so ergibt sich nach dem Gesetz von Gay-Lussac eine Gerade im V-T-Diagramm. Wie steil die Gerade steigt, hängt dabei davon ab, wie schnell sich das Volumen mit der Temperatur ändert:. Abbildung 3: Isobaren eines idealen Gases. Bei niedrigen Drücken z. Das Gesetz von Gay-Lussac führte zu einer interessanten Überlegung: Da es keine negativen Volumina gibt, muss es einen absoluten Nullpunkt der Temperatur geben, an dem das Volumen verschwindet. Er kann weder unterschritten noch erreicht werden und hat derzeit nur theoretische Bedeutung. Da es mit experimentellen Methoden nicht möglich ist, den absoluten Nullpunkt zu erreichen, können bei sehr kleinen Temperaturen auch keine Messwerte aufgenommen werden. In diesem Fall werden die Graphen in diesem Bereich gegen Null extrapoliert. Dies ist durch gestrichelte Linien in der Nähe des Ursprunges in Abbildung 3 2 Gay Lussacsches Gesetz Herleitung. Im Jahr kamen Jacques Charles und auch Joseph Louis Gay-Lussac unabhängig voneinander zur selben Erkenntnis wie Du: Bei Erwärmung dehnen sich Gase aus, während sie sich beim Abkühlen zusammenziehen. Dies wurde im Gesetz von Gay-Lussac bzw. Gesetz von Charles festgehalten. Das Gesetz von Gay-Lussac beschreibt die Proportionalität zwischen Volumen V und Temperatur T eines idealen Gases bei konstantem Druck und Teilchenzahl:. Es lässt sich auch über die Ausgangstemperatur und das Ausgangsvolumen T 1 und V 1 und die Endtemperatur, bzw. V 2 angeben:. Bei thermodynamischen Vorgängen gehst Du immer vom Anfangszustand aus und veränderst diesen, indem Du bestimmte Variablen änderst. Der Zustand, in dem das System nach der Änderung verbleibt, ist der Endzustand. So wie alle Gasgesetze basiert auch das Gesetz von Gay-Lussac auf reinen Beobachtungen des Gasverhaltens und aus diesem kannst Du es auch herleiten. Dass das Volumen sich proportional mit der Gastemperatur ändert, kannst Du mathematisch durch.
Thermisches Verhalten von Gasen – Gesetz von Gay-Lussac
Erwärmen von Gasen Herleitung: Bei den beiden Gleichungen von Gay-Lussac und Boyle-Mariotte war immer eine Variable, im ersten Fall der Druck, im zweiten die Temperatur. Das Gesetz von Gay-Lussac beschreibt die Zunahme des Volumens bei zunehmender Temperatur für eine Zustandsänderung bei konstantem Druck. Gasgleichung für ein ideales GasBeispiel: Legt man eines der Alkalimetalle siehe Periodensystem, erste Spalte in eine Schale mit Wasser, so reagiert es heftig. Verknüpfung zweier Zustände Bei einem isobaren Prozess hat also der Quotient von Volumen und Temperatur für alle Gaszustände denselben konstanten Wert. Wird die Temperatur jedoch verringert, dann zieht sich auch das Gas zusammen. Das Gesetz von Amontons , oft auch 2. Gesetz von Gay-Lussac , sagt aus, dass der Druck idealer Gase bei gleichbleibendem Volumen isochore Zustandsänderung und gleichbleibender Stoffmenge direkt proportional zur Temperatur ist. Die thermische Ausdehnung bei festen und flüssigen Körpern ist daher stoffabhängig.
Experimentelle Untersuchung
2. Was passiert mit dem Druck. Herleitung: Bei den beiden Gleichungen von Gay-Lussac und Boyle-Mariotte war immer eine Variable, im ersten Fall der Druck, im zweiten die Temperatur. Das Gesetz von Gay-Lussac beschreibt die Zunahme des Volumens bei zunehmender Temperatur für eine Zustandsänderung bei konstantem Druck. Gesetz von GAY-LUSSAC Wird eine feste Menge (konstante Teilchenzahl N) eines Idealen Gases auf einem konstanten Druck p gehalten, während sich die Temperatur. Das Gesetz besagt, dass der Druck eines idealen Gases bei konstantem Volumen proportional zur Temperatur ist.Umgekehrt verringert sich bei Verringerung der Temperatur das Volumen einer bestimmten Gasmenge. Dieses Gesetz wurde erstmals von dem französischen Chemiker und Physiker JOSEPH LOUIS GAY-LUSSAC formuliert. Oxford University Press. Die mittlere kinetische Energie aller Teilchen ist der Temperatur des Gases proportional. Siehe auch : Avogadrosches Gesetz. Das Gesetz von Gay-Lussac führte zu einer interessanten Überlegung: Da es keine negativen Volumina gibt, muss es einen absoluten Nullpunkt der Temperatur geben, an dem das Volumen verschwindet. Temperaturen in Grad Celsius werden hingegen relativ zum Gefrierpunkt von Wasser, also Null Grad Celsius, angegeben. Zur Untersuchung der Zusammenhänge wird im Prinzip der oben beschriebene Aufbau von Zylinder und Kolben verwendet. Ist beispielsweise nur das Anfangsvolumen V 1 gegeben, gemeinsam mit den Endwerten T 2 und V 2 , dann kannst Du daraus die Anfangstemperatur T 1 berechnen. Bevor Du damit das Ergebnis berechnen kannst, rechnest Du die relativen Temperaturen zunächst in absolute Temperaturen um:. Gasgesetz von Gay-Lussac - Das Wichtigste Nach dem Gasgesetz von Gay-Lussac sind Volumen und Temperatur idealer Gase bei konstantem Druck und konstanter Teilchenzahl proportional zueinander. Das Gesetz wurde erstmals von dem französischen Chemiker und Physiker JOESPH LOUIS GAY-LUSSAC formuliert und wird heute als Gesetz von GAY-LUSSAC oder auch als Volumen-Temperatur- Gesetz bezeichnet. Ihre empirische Basis ist daher auch Grundlage für die absolute Temperaturskala Kelvins , da hierüber durch Extrapolation der Temperaturnullpunkt bestimmt werden konnte. Gay-Lussac war der erste … Als PDF herunterladen Druckversion. Mehr Informationen hierzu in der Datenschutzerklärung. Dabei ergeben sich vier Möglichkeiten und Formeln:. Deswegen werden diese Angaben auch oft als relative Temperatur bezeichnet. Der Quecksilbertropfen sinkt nach unten. Da bei dem betrachteten Vorgang der Druck des Gases konstant bleibt, sich aber bei Erwärmung Temperatur und Volumen ändern, spricht man in der Physik auch von einer isobaren Zustandsänderung des Gases. Setzt man dies nun in die Formel ein, so erhält man die allgemeine Formel von Gay-Lussac. Die geschlossene Flasche legst Du dann für einige Minuten in die Gefriertruhe. Wenn Du das Gasvolumen V bei unterschiedlichen Temperaturen T misst und es gegen die Temperatur aufträgst, so ergibt sich nach dem Gesetz von Gay-Lussac eine Gerade im V-T-Diagramm. Du steckst eine Plastikflasche mit einem Volumen von in ein Gefrierfach bei. Dissipative thermodynamische Prozesse in adiabaten Systemen. Darauf basierend wurden allerdings nicht nur Ingenieur-Meisterwerke wie die Dampfmaschine entwickelt. Deiters, Thomas Kraska Gesetz von Avogadro [ Bearbeiten Quelltext bearbeiten ]. Man kann dieses Gesetz aber auch allgemeiner anwenden, und statt T 0 und V 0 andere Ausgangswerte des Volumens und der Temperatur einsetzen. Dadurch besteht im Gas ein bestimmter, konstanter Druck. Unter der …
