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Naturwissenschaften – Grade 12 · Einheit 5: Impuls, Gase und Diagramme

Gasdruck

Erkläre den Gasdruck mit bewegten Teilchen und nutze p V = konstant bei fester Temperatur.

Gasteilchen bewegen sich zufällig mit hoher Geschwindigkeit und stoßen gegen die Wände ihres Behälters, wodurch sie eine Kraft ausüben. Der Druck ist die Kraft pro Flächeneinheit. Erhöht man die Temperatur eines Gases bei konstantem Volumen, bewegen sich die Teilchen schneller und treffen häufiger und stärker auf die Wände: Der Druck steigt. Die durchschnittliche kinetische Energie der Teilchen ist proportional zur absoluten (Kelvin-)Temperatur.

Bei einer festen Gasmenge und konstanter Temperatur gilt Druck × Volumen = konstant (p V = konstant). Halbiert man das Volumen, verdoppelt sich der Druck, weil die Teilchen doppelt so oft auf die Wände treffen. Wird an einem Gas Arbeit verrichtet, etwa beim schnellen Aufpumpen eines Fahrradreifens, steigt seine innere Energie, und damit steigt seine Temperatur.

Beispiel mit Lösung

Ein Gas mit 100 kPa nimmt 3 m³ ein. Es wird bei konstanter Temperatur auf 1 m³ zusammengedrückt. Wie groß ist der neue Druck?

  1. p₁V₁ = p₂V₂.
  2. 100 × 3 = p₂ × 1.

Antwort:p₂ = 300 kPa.

Schlüsselwörter

Druck
Kraft pro Flächeneinheit
absoluter Nullpunkt
0 K oder −273 °C, wenn die Teilchen die geringste Energie haben
Kelvin
Temperaturskala, die am absoluten Nullpunkt beginnt
p V = konstant
für eine feste Gasmenge bei konstanter Temperatur
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Jedes Mal neue Fragen.

Mit Bezug auf NGSS: HS-PS3-2