WĂ€rme und Temperatur â Teilchenmodell
Was kennzeichnet die Temperatur im Teilchenmodell?
ErklĂ€rung: Im Teilchenmodell ist die Temperatur ein MaĂ fĂŒr die mittlere kinetische Energie der Teilchen. Je höher die Temperatur, desto schneller bewegen sich die Teilchen im Durchschnitt.
Die absolute Temperaturskala beginnt beim absoluten Nullpunkt bei ___ °C.
ErklÀrung: Der absolute Nullpunkt liegt bei -273,15 °C (0 Kelvin). Dort haben die Teilchen minimale Energie und bewegen sich (fast) nicht mehr.
Die Einheit Kelvin (K) beginnt beim absoluten Nullpunkt.
ErklÀrung: Richtig! 0 K = -273,15 °C ist der absolute Nullpunkt. Die Kelvin-Skala hat keine negativen Werte, da es keine Temperatur unter dem absoluten Nullpunkt geben kann.
Wandle 25 °C in Kelvin um.
ErklÀrung: T(K) = T(°C) + 273 = 25 + 273 = 298 K.
Was versteht man unter der inneren Energie eines Körpers?
ErklÀrung: Die innere Energie ist die Gesamtenergie aller Teilchen: ihre kinetische Energie (Bewegung) plus ihre potentielle Energie (Wechselwirkungen zwischen Teilchen).
Beim Schmelzen von Eis nimmt die Temperatur zu, obwohl WĂ€rme zugefĂŒhrt wird.
ErklĂ€rung: Falsch! Beim Schmelzen bleibt die Temperatur konstant bei 0 °C. Die zugefĂŒhrte Energie wird genutzt, um die Bindungen zwischen den Teilchen zu lösen (Zunahme der potentiellen Energie).
Was passiert mit der zugefĂŒhrten Energie beim Schmelzen von Eis?
ErklĂ€rung: Beim Schmelzen wird die zugefĂŒhrte Energie verwendet, um die geordnete Struktur des Festkörpers aufzulösen. Die potentielle Energie der Teilchen nimmt zu, die Temperatur bleibt konstant.
Der Druck eines Gases wird im Teilchenmodell durch die ___ der Teilchen gegen die GefĂ€Ăwand erklĂ€rt.
ErklĂ€rung: Gasteilchen bewegen sich stĂ€ndig und prallen gegen die WĂ€nde des BehĂ€lters. Diese StöĂe erzeugen den Gasdruck. Je mehr StöĂe pro FlĂ€che, desto höher der Druck.
Was passiert mit dem Druck eines Gases, wenn man das Volumen bei gleicher Temperatur halbiert?
ErklĂ€rung: Bei konstanter Temperatur gilt: Druck Ă Volumen = konstant (Boyle-Gesetz). Wird das Volumen halbiert, verdoppelt sich der Druck, weil die Teilchen hĂ€ufiger gegen die Wand stoĂen.
Wenn man ein Gas erhitzt und das Volumen konstant hÀlt, steigt der Druck.
ErklĂ€rung: Richtig! Bei höherer Temperatur werden die Teilchen schneller und stoĂen hĂ€ufiger und heftiger gegen die Wand. Bei konstantem Volumen nimmt daher der Druck zu.
Warum platzen aufgeblasene Luftballons, wenn man sie in die Sonne legt?
ErklĂ€rung: Die SonnenwĂ€rme erhöht die Temperatur der Luft im Ballon. Die Teilchen bewegen sich schneller, der Druck steigt, und der Ballon dehnt sich aus â bis er platzt.
Wandle 100 °C in Kelvin um.
ErklÀrung: T(K) = T(°C) + 273 = 100 + 273 = 373 K.
In einem Fahrradreifen herrschen 3 bar, drauĂen 1 bar. Der Reifen bekommt ein Loch. Wohin strömt die Luft?
ErklĂ€rung: Gas strömt immer vom höheren zum niedrigeren Druck. Im Reifen stoĂen viel mehr Teilchen gegen das Loch als von auĂen â so lange, bis der Druck innen und auĂen gleich ist. Dann bleibt der Reifen platt.
In einem Glas schwimmen EiswĂŒrfel in Schmelzwasser, alles hat 0 °C. Wo haben die Teilchen die gröĂere mittlere Bewegungsenergie?
ErklĂ€rung: Die Temperatur ist ein MaĂ fĂŒr die mittlere Bewegungsenergie der Teilchen. Gleiche Temperatur heiĂt also gleiche mittlere Bewegungsenergie, egal ob fest oder flĂŒssig. Das Wasser hat beim Schmelzen Energie aufgenommen, aber als Lageenergie der Teilchen, nicht als Bewegung â deshalb blieb das Thermometer stehen.
Im einfachen Teilchenmodell ruhen die Teilchen am absoluten Nullpunkt (0 K).
ErklÀrung: Richtig! Am absoluten Nullpunkt (0 K = -273,15 °C) haben die Teilchen die kleinstmögliche Energie; im einfachen Teilchenmodell ruhen sie. Genau genommen bleibt eine winzige Restbewegung, die Nullpunktsenergie der Quantenphysik.
Ein Gas hat bei 27 °C ein Volumen von 6 Litern. Welches Volumen hat es bei 327 °C bei gleichem Druck? (Antwort in Litern)
ErklĂ€rung: In Kelvin: Tâ = 300 K, Tâ = 600 K. Bei konstantem Druck: Vâ/Tâ = Vâ/Tâ â Vâ = Vâ · Tâ/Tâ = 6 · 600/300 = 12 Liter.
Was beschreiben die drei ZustandsgröĂen eines Gases?
ErklĂ€rung: Der Zustand eines Gases wird durch die drei GröĂen Druck (p), Temperatur (T) und Volumen (V) beschrieben. Ăndert man eine, verĂ€ndern sich die anderen.