Gases: Properties

00:01 Nachdem wir nun über Gase gesprochen haben und darüber, und wie wir verschiedene Eigenschaften von Gasen messen können, werden wir auf einige letzte und weitere Eigenschaften von Gasen eingehen, die wir messen und über die wir sprechen können.

00:11 Wir haben also wieder mit der grundlegenden Theorie begonnen und jetzt werden wir uns mit einigen spezifischen Eigenschaften von Gasen und realen Systemen befassen.

00:18 Wir beginnen mit der sogenannten Wärmekapazität.

00:21 Und dann gehen wir auf einige Abweichungen vom idealen Gasgesetz ein.

00:25 Wir haben darüber gesprochen, dass ein ideales Gas viele ganz bestimmte Anforderungen erfüllt.

00:30 Daher erlauben wir uns, ein wenig von diesen Anforderungen abzuweichen.

00:33 Sie sehen, was in diesem Fall mit unserem idealen Gasgesetz geschieht.

00:36 Zum Schluss diskutieren wir darüber, was Partialdruck ist und was das Daltonsche Gesetz über Partialdrücke aussagt.

00:43 Wir beginnen mit der Wärmekapazität.

00:45 Wir werden dies mit einer Frage einleiten.

00:48 Wie ist der Zusammenhang zwischen Energie und Temperatur? Es ist oft sehr verlockend zu denken, dass es sich dabei um ein und dasselbe handeln könnte.

00:55 Wenn sich die Temperatur von etwas ändert, ändert sich auch seine Energie, und das ist auch wirklich so gewollt.

01:00 Aber wir werden uns mit den Nuancen dieses Themas befassen und mit dem Unterschied zwischen Energie und Temperatur.

01:04 Wir werden das mit einer Frage tun.

01:05 An einem sehr kalten Tag frage ich Sie, ob Sie lieber in einen Park gehen und sich auf einen eiskalten Metallstuhl oder auf einen eiskalten Holzstuhl setzen würden.

01:15 Und ich denke, die meisten von uns würden antworten, dass sie es vorziehen würden, nicht auf einem sehr kalten Metallgegenstand zu sitzen.

01:20 Dies würde sich extrem kalt anfühlen würde, selbst wenn beide Objekte draußen wären, bei genau der gleichen Temperatur, denn wir wissen, dass sich alles im thermischen Gleichgewicht befindet.

01:29 Beide haben also dieselbe sehr kalte Temperatur.

01:32 Warum ziehen wir es vor, das Metallobjekt nicht zu berühren, auch wenn das Holzobjekt genauso kalt ist? Gehen wir also der Sache auf den Grund und stellen wir uns die Frage, nochmals die Frage nach dem Unterschied zwischen Energie und Temperatur.

01:46 Und angenommen, ich füge zwei Objekten 10 Joule Energie zu.

01:50 Zuerst füge ich der Metallbank 10 Joule Energie zu die bei null Grad Celsius begann, und dann steigt die Temperatur, weil ich gerade etwas Energie zugefügt habe.

02:02 Die neue Temperatur beträgt jetzt vielleicht 2 Grad.

02:04 Die Temperatur ist also ein wenig gestiegen, weil ich der Metallbank etwas Energie zugeführt habe.

02:09 Wenn ich das Gleiche tue und die gleichen 10 Joule auf die Holzbank gebe, die ebenfalls eiskalt bei null Grad begann, stellt sich heraus, dass seine Temperatur um einiges mehr ansteigt.

02:20 Und genau das ist die kontraintuitive Vorstellung, dass wenn man zwei verschiedenen Objekten die gleiche Menge an Energie zuführt, ihre Temperatur sehr unterschiedlich auf diese Energieveränderung reagieren könnte, die den Systemen zugeführt wird.

02:34 Zusammenfassend lässt sich also sagen, dass das Metall die Energie aufnimmt und seine Temperatur nur geringfügig ändert.

02:39 Die Holzbank hingegen benötigt die gleiche Energie und ändert seine Temperatur sehr schnell.

02:45 Lassen Sie uns das ein wenig besser damit verbinden, warum wir das eine berühren wollen und das andere nicht.

02:49 Angenommen, anstelle eine feste Menge Energie zuzuführen - ich spreche davon, dass die Temperatur dieser Objekte auf einen bestimmten Wert ansteigt.

02:57 Wenn also zum Beispiel beide Bänke anfangs eiskalt sind und man sie dann berührt, wollen sie sich der Körpertemperatur annähern, etwa 35 Grad.

03:05 Wie viel Energie müsste den einzelnen Objekten zugeführt werden, bevor sie diese Körpertemperatur erreicht? Und wenn wir der gleichen Logik folgen, können wir sehen, dass die Metallbank Ihrem Körper viel viel mehr Energie entziehen muss, wenn es auf diese hohe Temperatur kommen will.

03:22 Die Holzbank hingegen wird Ihrem Körper nicht viel Energie entziehen, wenn Sie sie berühren, um auf die gleiche Temperatur zu kommen, weil Holz, sagen wir, nicht so viel Energie speichert.

03:32 Noch ein Vorbehalt zu Metall, bevor wir uns mit der Wärmekapazität befassen, über die wir hier sprechen.

03:40 Wenn Sie das, was ich gerade beschrieben habe, online nachschlagen, werden Sie feststellen, dass Metall angeblich weniger Energie als Holz braucht, um seine Temperatur zu erhöhen.

03:52 Das scheint genau das Gegenteil von dem zu sein, was ich gerade gesagt habe, wenn man das in einer Tabelle oder so nachschlägt.

03:55 Es gibt also noch einen letzten Vorbehalt, und zwar: Bei gleichem Volumen, was bei diesen beiden Bänken der Fall ist, da sie vermutlich die gleiche Form haben, bei gleichem Volumen hat Metall eine viel größere Masse.

04:06 Es ist einfach viel mehr Substanz in einem bestimmten Volumen vorhanden, weil Metall eine viel höhere Dichte hat.

04:13 Aus diesem Grund vergleichen wir hier nicht wirklich Äpfel mit Äpfeln, es ist kein wirklich fairer Vergleich zwischen diesen beiden Bänken, weil ein bestimmtes Volumen Metall 10 Gramm an Material entsprechen könnte, während das gleiche Volumen Holz viel leichter wäre und vielleicht nur ein Gramm Material ausmacht.