Physikalische Chemie at LMU München | Flashcards & Summaries

Lernmaterialien für Physikalische Chemie an der LMU München

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TESTE DEIN WISSEN

Erkläre die Bedeutung der Grundgleichung der kinetischen Gastheorie.

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TESTE DEIN WISSEN

Sie verknüpft die makroskopischen Größen aus den Gasgesetzen mit mikroskopischen Größen aus dem Modell. Sie stellt somit einen Zusammenhang zwischen Experiment und Modell her.


Sie verknüpft Teilchengeschwindigkeit und Temperatur.

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Was sind Zustandsgrößen?

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Zustandsgrößen sind makroskopische Größen wie Masse, Volumen, Druck, Temperatur, etc. Diese sind wegunabhängig (d.h. unabhängig davon, wie der Zustand erreicht wird).

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Welche Eigenschaften besitzt ein ideales Gas?

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Die Moleküle eines idealen Gases sind Punktteilchen, d.h. sie benötigen kein Volumen.


Es gibt keine Wechselwirkung zwischen Teilchen und keine Wechselwirkung mit der Umgebung.


Die Gasteilchen machen nur elastische Stöße.

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Was passiert mit den Zustandsgrößen, wenn man ein Gefäß mit einem Gas füllt, es halbiert und sich eine Hälfte anschaut?

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Die extensiven Zustandsgrößen Stoffmenge, Volumen und Masse halbieren sich; Die intensiven Zustandsgrößen Druck, Temperatur und Dichte bleiben gleich.

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Was ist ein Gas?

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Eine Substanz ist ein Gas, wenn deren Teilchen (Atome oder Moleküle) sich in großem Abstand voneinander frei bewegen und den verfügbaren Raum gleichmäßig füllen. Gasförmig ist einer der möglichen Aggregatszustände.

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Was sind Gasgesetze?

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Als Gasgesetze bezeichnen wir ganz allgemein Gesetze, die einen Zusammenhang zwischen den 4 Zustandsgrößen Druck p, Volumen V, Temperatur T und Teilchenzahl n herstellen und ihre substanzabhängigen Eigenschaften erklären.

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Was sind extensive Zustandsgrößen?

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Extensive Zustandsgrößen sind systemgrößenabhängig und hängen von der Stoffmenge der Substanz ab. Beispiele: m, V (bei Gasen)

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Warum ist die Korrektur der idealen Gasgleichung durch einen Kompressionsfaktor nicht optimal?

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Z hängt von p ab. Das bedeutet, es muss bei jedem neuen Druck angepasst werden. Besser wäre eine Korrektur, die unabhängig vom Druck ist.

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Warum ist die Korrektur der idealen Gasgleichung durch eine Virialgleichung nicht optimal?

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Die Virialkoeffizienten als Korrekturfaktoren sind zwar unabhängig vom Druck, aber sie hängen von der Temperatur T ab. Außerdem ist die beobachtete Kondensation nicht beschrieben.

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Warum ist die Korrektur der idealen Gasgleichung durch die van der Waals-Gleichung nicht optimal?

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Die van der Waals-Gleichung ist eine Zustandsgleichung für reale Gase. Dabei sind a und b die sogennanten van-der-Waals-Koeffizienten. Sie sind Stoffkonstanten, d.h. abhängig von der Substanz, aber nicht von p, T, V oder n.

Beschreiben sie auch die Kondensation?

Hier kommt das Modell an seine Grenzen. Außerhalb des Koexistenzbereiches stellt es reale Gase aber sehr gut dar. Auch die Kurve im Koexistenzbereich kann durch die Forderung, dass beide Flächen unter der Kurve gleich groß sein müssen nachträglich konstruiert und somit die Kurve korrigiert werden (sog. Maxwell-Konstruktion).

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Welche Annahmen gelten in der kinetischen Gastheorie?

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Das Gas besteht aus Molekülen, die sich ungeordnet bewegen.


Die Größe der Gasmoleküle ist vernachlässigbar klein gegenüber dem Gesamtvolumen.


Es finden elastische Stöße zwischen den Molekülen und mit der Wand statt, sonst keine Wechselwirkungen.

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Wodurch wird der Zustand eines Stoffes definiert?

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Der Zustand eines Stoffes wird sowohl durch den Aggregatszustand (gasförmig, flüssig, fest) als auch durch Zustandsgrößen charakterisiert. Für einen Zustand werden die nötigen Größen gegeben, um das System eindeutig zu definieren.

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Q:

Erkläre die Bedeutung der Grundgleichung der kinetischen Gastheorie.

A:

Sie verknüpft die makroskopischen Größen aus den Gasgesetzen mit mikroskopischen Größen aus dem Modell. Sie stellt somit einen Zusammenhang zwischen Experiment und Modell her.


Sie verknüpft Teilchengeschwindigkeit und Temperatur.

Q:

Was sind Zustandsgrößen?

A:

Zustandsgrößen sind makroskopische Größen wie Masse, Volumen, Druck, Temperatur, etc. Diese sind wegunabhängig (d.h. unabhängig davon, wie der Zustand erreicht wird).

Q:

Welche Eigenschaften besitzt ein ideales Gas?

A:

Die Moleküle eines idealen Gases sind Punktteilchen, d.h. sie benötigen kein Volumen.


Es gibt keine Wechselwirkung zwischen Teilchen und keine Wechselwirkung mit der Umgebung.


Die Gasteilchen machen nur elastische Stöße.

Q:

Was passiert mit den Zustandsgrößen, wenn man ein Gefäß mit einem Gas füllt, es halbiert und sich eine Hälfte anschaut?

A:

Die extensiven Zustandsgrößen Stoffmenge, Volumen und Masse halbieren sich; Die intensiven Zustandsgrößen Druck, Temperatur und Dichte bleiben gleich.

Q:

Was ist ein Gas?

A:

Eine Substanz ist ein Gas, wenn deren Teilchen (Atome oder Moleküle) sich in großem Abstand voneinander frei bewegen und den verfügbaren Raum gleichmäßig füllen. Gasförmig ist einer der möglichen Aggregatszustände.

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Q:

Was sind Gasgesetze?

A:

Als Gasgesetze bezeichnen wir ganz allgemein Gesetze, die einen Zusammenhang zwischen den 4 Zustandsgrößen Druck p, Volumen V, Temperatur T und Teilchenzahl n herstellen und ihre substanzabhängigen Eigenschaften erklären.

Q:

Was sind extensive Zustandsgrößen?

A:

Extensive Zustandsgrößen sind systemgrößenabhängig und hängen von der Stoffmenge der Substanz ab. Beispiele: m, V (bei Gasen)

Q:

Warum ist die Korrektur der idealen Gasgleichung durch einen Kompressionsfaktor nicht optimal?

A:

Z hängt von p ab. Das bedeutet, es muss bei jedem neuen Druck angepasst werden. Besser wäre eine Korrektur, die unabhängig vom Druck ist.

Q:

Warum ist die Korrektur der idealen Gasgleichung durch eine Virialgleichung nicht optimal?

A:

Die Virialkoeffizienten als Korrekturfaktoren sind zwar unabhängig vom Druck, aber sie hängen von der Temperatur T ab. Außerdem ist die beobachtete Kondensation nicht beschrieben.

Q:

Warum ist die Korrektur der idealen Gasgleichung durch die van der Waals-Gleichung nicht optimal?

A:

Die van der Waals-Gleichung ist eine Zustandsgleichung für reale Gase. Dabei sind a und b die sogennanten van-der-Waals-Koeffizienten. Sie sind Stoffkonstanten, d.h. abhängig von der Substanz, aber nicht von p, T, V oder n.

Beschreiben sie auch die Kondensation?

Hier kommt das Modell an seine Grenzen. Außerhalb des Koexistenzbereiches stellt es reale Gase aber sehr gut dar. Auch die Kurve im Koexistenzbereich kann durch die Forderung, dass beide Flächen unter der Kurve gleich groß sein müssen nachträglich konstruiert und somit die Kurve korrigiert werden (sog. Maxwell-Konstruktion).

Q:

Welche Annahmen gelten in der kinetischen Gastheorie?

A:

Das Gas besteht aus Molekülen, die sich ungeordnet bewegen.


Die Größe der Gasmoleküle ist vernachlässigbar klein gegenüber dem Gesamtvolumen.


Es finden elastische Stöße zwischen den Molekülen und mit der Wand statt, sonst keine Wechselwirkungen.

Q:

Wodurch wird der Zustand eines Stoffes definiert?

A:

Der Zustand eines Stoffes wird sowohl durch den Aggregatszustand (gasförmig, flüssig, fest) als auch durch Zustandsgrößen charakterisiert. Für einen Zustand werden die nötigen Größen gegeben, um das System eindeutig zu definieren.

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