Thermodynamik
Ideales Gas — Sandbox
Ändere n, V und T und beobachte P nach PV = nRT.
Ideales Gas — Sandbox — interaktive Thermodynamik-Simulation. Ändere n, V und T und beobachte P nach PV = nRT. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Ideales Gasgesetz
Ändere n, V und T und beobachte, wie P dem Gesetz PV = nRT folgt.
Das ideale Gasgesetz vereint die Gesetze von Boyle, Charles und Avogadro in einer Zustandsgleichung. Dieser Sandkasten hält die Temperatur explizit, sodass Sie sehen können, wie der Druck steigt, wenn das Volumen schrumpft oder die Stoffmenge zunimmt. Molekülstöße gegen die Kolbenwand erzeugen die makroskopisch gemessene Druckanzeige.
- PV = nRT
- KE_avg ∝ T
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Eine feste Gasmenge ist in einem starren Behälter eingeschlossen. Was passiert mit dem Druck, wenn man es erhitzt?
Vorhersagen zum Abwägen
- Der Druck nimmt mit steigender Temperatur ab.
- Der Druck steigt proportional zur Temperatur.
- Der Druck hängt nicht von der Temperatur ab.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Temperatur T (K)
Was Sie messen:
- Innere Energie U (J)
- Druck P (kPa)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie das Preset „Ideales-Gas-Sandbox“ und drücken Sie Zurücksetzen. 1 mol Argon füllt ein festes Volumen von 0.0249 m³.
- Aktivieren Sie die Druckanzeige an der Kammer.
- Stellen Sie die Gastemperatur für jeden Versuch ein und notieren Sie den Druck.
Maßgebende Gleichung
Ideales Gasgesetz — P = n·R·T / V
Für n Mol eines idealen Gases sind Druck, Volumen und Temperatur durch P·V = n·R·T miteinander verknüpft. Bei festem n und V steigt der Druck direkt proportional zur absoluten Temperatur.
Innere Energie eines idealen Gases — U = f/2·n·R·T
Die innere Energie eines idealen Gases hängt nur von seiner Temperatur (und den Freiheitsgraden f) ab, nicht separat vom Druck oder Volumen: U = (f/2)nRT.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch P = nRT/V mit n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), V = 0.0249 m³. Vergleichen Sie mit der Tabelle.
- Erklären Sie, warum bei einem festen Volumen und einer festen Gasmenge Druck und absolute Temperatur direkt proportional sind.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Das ideale Gasgesetz erfordert die Temperatur in Kelvin, nicht in Celsius. Erklären Sie, warum die Verwendung von Celsius (das negative und Nullwerte zulässt) die von Ihnen gefundene direkte Proportionalität zerstören würde.
- Ihre Spalte für innere Energie wächst bei konstantem Volumen ebenfalls mit der Temperatur. Erklären Sie anhand von U = (f/2)nRT, warum das Erhitzen einer festen Gasmenge bei konstantem Volumen sowohl den Druck als auch die innere Energie gleichzeitig erhöht.
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.3 Gas laws
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- Steigt oder sinkt es?
- Temperatur erhöhen
- Druck erfassen
- Daten öffnen
- Erkläre deine Beobachtung
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.