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reale GaseZoomA-Z

Fachgebiet - Thermodynamik

Während das hypothetische ideale Gas (ideale Gase) aus Teilchen besteht, die untereinander ausschließlich über elastische Stöße wechselwirken und keine Ausdehnung besitzen (Punktmassen), werden diese Idealisierungen bei realen Gasen nicht vorgenommen. Es wird berücksichtigt, dass reale Gasmoleküle oder -atome über eine Ausdehnung (Eigenvolumen, Kovolumen) verfügen und dass die Gasteilchen gegebenenfalls auch über Stöße hinaus untereinander wechselwirken können, zum Beispiel durch Van-der-Waals-Kräfte (Binnendruck).

Lerneinheiten, in denen der Begriff behandelt wird

Versuch zur Elektrolyse: Zersetzung von WasserLevel 190 min.

ChemieAllgemeine ChemieElektrochemie

Bei der Elektrolyse werden durch elektrische Energie chemische Verbindungen zersetzt. Dadurch kann Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt werden.

Zersetzung von Wasser unter Betrachtung des entstehenden GasvolumensLevel 190 min.

ChemieAllgemeine ChemieElektrochemie

Im Elektrolyseur läuft eine Elektrolyse ab. Bei der Elektrolyse werden durch elektrische Energie chemische Verbindungen zersetzt. Dadurch kann Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt werden. In diesem Experiment zerlegen Sie Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff.

Zustandsgleichung realer Gase: van der Waals'sche GleichungLevel 130 min.

ChemiePhysikalische ChemieThermodynamik

Die van der Waals'sche Gleichung ist historisch die erste Zustandsgleichung, mit der das reale Gasverhalten bis hin zur Kondensation zur Flüssigkeit mathematisch beschrieben werden konnte. Sie ist das Musterbeispiel einer Gleichung, die durch das Zusammenwirken von Chemie, Physik und Mathematik entsteht, die qualitativ eine richtige Deutung elementarer Naturvorgänge erlaubt und die quantitativ zu näherungsweise gültigen Zahlenergebnisse führt, also hier dem pVT-Verhalten realer Gase. Obwohl ihre praktische Bedeutung heute gering ist, gehört sie zum Allgemeinwissen jedes Chemikers. Das Nachvollziehen ihrer Entstehung und die Anpassung an die Realität ist von größter didaktischer Bedeutung beim Erlernen naturwissenschaftlicher Methodik.

Zustandsverhalten realer GaseLevel 135 min.

ChemiePhysikalische ChemieThermodynamik

Bei hohen Drücken oder sehr tiefen Temperaturen bestehen beträchtliche Abweichungen vom idealen Gasverhalten. Die Lerneinheit beschreibt sie im Einzelnen und zeigt dann, wie sich unter Verwendung der kritischen Werte für Volumen, Druck und Temperatur des jeweiligen Gases ein allgemein gültiges Verhaltensmuster herleiten lässt. Dieses sogenannte Prinzip der korrespondierenden Zustände spielt eine bedeutende Rolle bei thermodynamischen Rechnungen zum chemischen Gleichgewicht bei Gasreaktionen unter hohem Druck.

Zustandsgleichung realer Gase: VirialgleichungLevel 120 min.

ChemiePhysikalische ChemieThermodynamik

Bei hohen Gasdichten bestehen beträchtliche Abweichungen vom idealen Gasverhalten. Die Messwertewerte für das molare Volumen, Temperatur und Druck erfüllen nicht mehr die Zustandsgleichung idealer Gase. Die Ursache liegt in den Anziehungs- und Abstoßungskräften zwischen den Gasteilchen. Die Virialgleichung ist ein theoretischer Ansatz für die Zustandsgleichung realer Gase, in dem die Abweichungen vom idealen Gasverhalten als unendliche Potenzreihe bezüglich der Gasdichte oder des Drucks formuliert wird. Ihre Anwendbarkeit in der Praxis ist allerdings begrenzt, da der Reihenwert in der Regel nur bis bis zum dritten oder vierten Term berechnet werden kann.