Kapitel 5: Wärmelehre 5.1 Temperatur und Wärme
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
Für die Wärmeleitung kann man sich auch einen Wärmewiderstand R definieren: DT=IDx/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
Phasenübergänge und latente Wärme Sie kennen alle drei Phasen, in denen Materie vorliegen kann: fest, flüssig und gasförmig. Bei H2O 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 QS bzw. Verdampfungswärme QV. Diese Energie wird auch als latente Wärme (verborgene Wärme) bezeichnet. 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 !!! ABER: Die Temperatur, bei der z.B. Eis in die flüssige bzw. Wasser in die Gasphase übergeht, ist druckabhängig !
Kapitel 5: Wärmelehre 5.2 Ideale Gase
Für Gase in hinreichender Verdünnung gilt bei konstanter Temperatur in guter Näherung das Boyle-Maritotte‘sche 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.
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 !
Grund: p1, V1, T1 p1, V1, T1 p1, T1 aber 2 V1 !!! n=Teilchenzahl kB=Boltzmann-Konstante =1.381∙10-23 J/K N=Anzahl der Mole R=allgemeine Gaskonstante =8.314 J/(mol K)