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Gase verhalten sich infolge schwacher zwischenmolekularer Wechselwirkungen physikalisch weitgehend ähnlich und werden deshalb zunächst mit dem Modell das idealen Gases beschrieben. Verfeinerte Betrachtungen unter Berücksichtigung der Wechselwirkungen und des Eigenvolumens der Gasmoleküle ermöglichen exaktere Berechnungen des Verhaltens von Gasen.

Lerneinheiten des Tutorials

GeschwindigkeitsverteilungLevel 240 min.

Gase verhalten sich infolge schwacher zwischenmolekularer Wechselwirkungen physikalisch weitgehend ähnlich und werden deshalb zunächst mit dem Modell das idealen Gases beschrieben. Verfeinerte Betrachtungen unter Berücksichtigung der Wechselwirkungen und des Eigenvolumens der Gasmoleküle ermöglichen exaktere Berechnungen des Verhaltens von Gasen.

Ideale GaseLevel 240 min.

Gase kommen in vielen Reaktionen vor, deshalb ist die Betrachtung des Verhaltens von Gasen wichtig. Den Zustand der Moleküle und Atome, die sich in einem Gaszustand befinden bezeichnet man als regelose Bewegung. Boyle-Mariotte und Gay-Lussac stellten Gleichungen zum Verhalten von Gasen auf. Für den Grenzfall gilt das ideale Gasgesetz, auf das in dieser Lerneinheit weiter eingegangen wird.

ModellpotenzialeLevel 240 min.

Die makroskopischen Zustandsvariablen p, T oder V sind statistisch gemittelte Größen eines großen Ensembles von Teilchen. Aus ihnen lässt sich nur schwer auf die potenzielle Wechselwirkungsenergie zwischen zwei Teilchen schließen. Aus diesem Grunde hat man Modellpotenziale entwickelt, die, etwa in Zusammenhang mit molekulardynamischen Rechnungen nach anschließender Mittelwertbildung, das beobachtete makroskopische Verhalten mehr oder weniger verifizieren. Die hier gezeigten Modellpotenziale gelten für sphärische Teilchen. Komplizierte Molekülformen (z.B. Stäbchen) oder auch die Berücksichtigung von Dipolen verkomplizieren die Modellpotenziale.

Van-der-WaalsLevel 240 min.

Das Modell des ideales Gases geht davon aus, dass die Teilchen kein Eigenvolumen haben und dass sie keine Wechselwirkung aufeinander ausüben. Bei kleinen Teilchendichten (niedrigem Druck) sind die mittleren Teilchenabstände sehr groß und die Summe der Wechselwirkungsenergien im Ensemble entsprechend gering. Bei hohen Temperaturen (hohen kinetischen Energien der Teilchen) sind die attraktiven Wechselwirkungen zu vernachlässigen, da die Teilchen aufgrund der großen kinetischen Energie den Potentialtopf verlassen können.

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