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Zustandsverhalten realer Gase

T-Abhängigkeit des Kompressionsfaktors - Boyle-Temperatur

Mit steigender Temperatur eines Gases wächst die kinetische Energie der Teilchen. Der von den Anziehungskräften herrührende Drang der Teilchen zum Zusammengehen sollte deshalb weniger ins Gewicht fallen als bei tiefen Temperaturwerten und der reale Gasdruck näher jenem des idealen Gases kommen. Andererseits machen sich bei tiefen Temperaturwerte die Abstoßungskräfte stärker bemerkbar, da die Teilchen pro Zeiteinheit länger beieinander sind. Insgesamt ist demnach für die Z -Kurve zu erwarten, dass bei steigender Temperatur ihr Minimum abflacht und gegebenenfalls völlig verschwindet. Dabei verschiebt sich ihr Schnittpunkt mit der idealen Z -Geraden zu tieferen Drücken. Allgemein ist also Folgendes festzustellen.

Hinweis
Der Kompressionsfaktor eines Gases ist sowohl vom Druck als auch von der Temperatur abhängig: Z = f ( p , T ) .
Abb.1
Z = f ( p , T )

Die p,T-Abhängigkeit des Kompressionsfaktors wird durch das Experiment bestätigt. Beispielhaft sind im rechten Diagramm die Isothermen für Methan gezeigt. So verschwindet das Minimum von Methan bei 200 ° C , ein Wert, der ungefähr gleich der doppelten kritischen Temperatur ist. In der Nähe der doppelten kritischen Temperatur ist daher das ideale Verhalten über einen relativ großen Druckbereich zu beobachten. Bei noch höheren Temperaturen kompensieren sich Anziehung und Abstoßung nicht mehr, der Anwendungsbereich des idealen Gasgesetzes verringert sich wieder.

Boyle-Temperatur
Die Temperatur, bei der sich ein reales Gas bei moderaten Drücken wieder wie ein ideales Gas verhält, wird als Boyle-Temperatur bezeichnet. Als Faustregel gilt: Die Boyle-Temperatur ist etwa gleich der doppelten kritischen Temperatur des Gases.
Beispiel
Mouse
Abb.2
Schematische Darstellung von Z = f ( p , T )

(Abb. 2) zeigt die p,T-Abhängigkeit des Kompressionsfaktors in schematischer Weise. Nach Anklicken einer Taste erscheint die Isotherme der jeweiligen Temperatur.

Welchen Wert hat die Boyle-Temperatur?

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