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Kapitel 5: Wärmelehre 5.1 Temperatur und Wärme. 1) Wärmetransport durch Wechselwirkung zwischen Atomen/ Molekülen: Wärmeleitung 2) Wärmetransport durch.

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1 Kapitel 5: Wärmelehre 5.1 Temperatur und Wärme

2 1) Wärmetransport durch Wechselwirkung zwischen Atomen/ Molekülen: Wärmeleitung 2) Wärmetransport durch Massentransport: Konvektion quantitativ schwierig zu beschreiben... 3) Wärmetransport durch Strahlung: Experimentell: Stefan-Boltzmann-Gesetz Emissionsgrad Wellenlängenverteilung => Geburtsstunde der QM

3 Für die Wärmeleitung kann man sich auch einen Wärmewiderstand R definieren: T=I x/lA=:IR Das ist praktisch, weil man mit Wärmewiderständen rechnen kann wie Sie es aus der Mittelstufenphysik mit normalen Widerständen in der Elektrizitätslehre gewohnt sind: Der Widerstand von hintereinandergeschalteten Wärme- widerständen ist gleich der Summe der Wärmewider- stände: Das Reziproke des Widerstands von parallelgeschalteten Wärmewiderständen ist die Summe ihrer Reziproken

4 Phasenübergänge und latente Wärme Sie kennen alle drei Phasen, in denen Materie vorliegen kann: fest, flüssig und gasförmig. Bei H 2 O z.B. Eis, Wasser und Wasserdampf, je nach Temperatur. Bei der Überführung der Phasen ineinander wird Energie benötigt bzw. frei, die auf die Masse bezogene Schmelzwärme Q S bzw. Verdampfungswärme Q V. Diese Energie wird auch als latente Wärme (verborgene Wärme) bezeichnet. ABER: Die Temperatur, bei der z.B. Eis in die flüssige bzw. Wasser in die Gasphase übergeht, ist druckabhängig ! Wenn man z.B. berechnen will, wieviel Energie man braucht, um 100g Eis in die Gasphase zu überführen ist das also nicht nur die Temperaturdifferenz mal der Wärmekapazität !!!

5 Kapitel 5: Wärmelehre 5.2 Ideale Gase

6 Für Gase in hinreichender Verdünnung gilt bei konstanter Temperatur in guter Näherung das Boyle-Maritottesche Gesetz: pV=const. für T=const. Ebenso gilt bei konstantem Druck das Gesetz von Gay-Lussac: V/T=const für p=const und p/T=const für V=const.

7 Die letzte Beziehung kann man zur Konstruktion eines (Gas-)Thermometers verwenden ! Die Kombination dieser Gesetze führt zur allgemeinen Gasgleichung: Die Proportionalitätskonstante muß von der Teilchen- zahl abhängen !

8 p1, V1, T1 p1, V1, T1 Grund: p1, T1 aber 2 V1 !!! n=Teilchenzahl k B =Boltzmann-Konstante = J/K N=Anzahl der Mole R=allgemeine Gaskonstante =8.314 J/(mol K)


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