Das ideale Gasgesetz: Druck, Volumen und Temperatur

1 · Vorhersagen

Eine feste Gasmenge ist in einem starren Behälter eingeschlossen. Was passiert mit dem Druck, wenn man es erhitzt?

• Der Druck nimmt mit steigender Temperatur ab.
• Der Druck steigt proportional zur Temperatur.
• Der Druck hängt nicht von der Temperatur ab.

2 · Aufbauen

1. Öffnen Sie das Preset „Ideales-Gas-Sandbox“ und drücken Sie Zurücksetzen. 1 mol Argon füllt ein festes Volumen von 0.0249 m³.
2. Aktivieren Sie die Druckanzeige an der Kammer.
3. Stellen Sie die Gastemperatur für jeden Versuch ein und notieren Sie den Druck.

3 · Daten sammeln

Tragen Sie für Ihre drei Versuche den Druck P (y-Achse) gegen die Temperatur T (x-Achse) auf. Geht die Linie gerade durch den Ursprung?

4 · Auswerten

1. 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.
2. Erklären Sie, warum bei einem festen Volumen und einer festen Gasmenge Druck und absolute Temperatur direkt proportional sind.

5 · Vertiefen

1. 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.
2. 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.

Die Physik hinter diesem Experiment

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