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Fachgebiet - Physikalische Chemie
Als mittlere freie Weglänge wird die Strecke bezeichnet, die ein Teilchen in einem Gas durchschnittlich zurücklegt, bevor es mit einem anderen Teilchen zusammenstößt. Sie ist bei Gasen mit gleichen Teilchen:
Der Stoßquerschnitt von zwei Gasteilchen ist allgemein:
Lerneinheiten, in denen der Begriff behandelt wird
Stoßfrequenz und Stoßdichte in Gasen
60 min.
ChemiePhysikalische ChemieThermodynamik
Stoßfrequenz und Stoßdichte in Gasen sind grundlegend für die Berechnung der mittleren freien Weglänge der Gasteilchen, der Geschwindigkeit bimolekularer Gasreaktionen und der Stoffparameter bei Transportphänomenen. Die Lerneinheit zeigt auf, wie beide Größen mittels Stoßquerschnitt, Stoßzylinder und Stoßachse auf die Zahl, Masse und Größe der Gasteilchen zurückgeführt werden können. Eine Besonderheit ist die detaillierte Herleitung der mittleren Relativgeschwindigkeit der Teilchen, die den Abschluss der Lerneinheit bildet und deutlich höhere Vorkenntnisse des Lesers verlangt als alle vorangehenden Abschnitte der Lerneinheit.
Maxwell'sche Geschwindigkeitsverteilung
40 min.
ChemiePhysikalische ChemieThermodynamik
Herleitung, Eigenschaften und experimentelle Bestimmung der Maxwell'schen Geschwindigkeitsverteilung
Kinetisches Modell eines Gases15 min.
ChemiePhysikalische ChemieThermodynamik
Ein theoretischer Ansatz auf der Basis der klassischen Mechanik wird vorgestellt: Ausgehend von der Zahl, Masse und Größe der Teilchen sowie der zwischen ihnen herrschenden Kräfte dient das kinetische Gasmodell der Berechnung von makroskopischen Größen wie Temperatur, Druck und Stoffparametern, z.B. des Diffusionskoeffizientens. Die Lerneinheit beschreibt das Modell und vermittelt per Animationen den qualitativen Zusammenhang zwischen Mikro- und Makrosicht eines Gases.
Effusion20 min.
ChemiePhysikalische ChemieThermodynamik
Mit Hilfe der Gastheorie lässt sich die Effusionsgeschwindigkeit berechnen.
Mittlere freie Weglänge von Gasteilchen15 min.
ChemiePhysikalische ChemieThermodynamik
Gegenstand der Lerneinheit ist die mittlere freie Weglänge von Gasteilchen und ihre Herleitung auf der Basis der Durchmesser und mittleren Schnelligkeit der Teilchen. Ihre Bedeutung beim Aufbau von Hochvakuumanlagen wird diskutiert.