Moinmoin,
eine Frage zu Gasen. Wenn ich Kohlendioxid aus einer Gasdruckflasche entnehme, dann entspannt sich das Gas schlagartig, kühlt sich ab und es wird Trockeneis gebildet.
Ist es wissenschaftlich korrekt, wenn ich das so erkläre: In einer Portion komprimierten Gases ist ein bestimmter Energiebetrag als Wärme vorhanden. Wenn das Gas ausströmt entspannt es sich schlagartig und nimmt wesentlich mehr Raum ein. Das bedeutet, dass sich die Wärmemenge nun in einem größeren Volumen verteilt und das expandierte Gas somit kühler ist als vorher.
Dass sich Trockeneis bildet, liegt daran, dass ein Teil des flüssigen Kohlendioxids verdunstet und die Verdunstungskälte den restlichen Teil abkühlt und gefrieren lässt.
Danke für Eure Hinweise,
Spiff
Hallo!
Ist es wissenschaftlich korrekt, wenn ich das so erkläre: In
einer Portion komprimierten Gases ist ein bestimmter
Energiebetrag als Wärme vorhanden. Wenn das Gas ausströmt
entspannt es sich schlagartig und nimmt wesentlich mehr Raum
ein. Das bedeutet, dass sich die Wärmemenge nun in einem
größeren Volumen verteilt und das expandierte Gas somit kühler
ist als vorher.
Erst einmal heißt die Energieform, von der Du sprichst korrekt „Innere Energie“. „Innere Energie“ und „Wärme“ verhalten sich zueinander wie „Kapital“ und „Umsatz“. Wenn das nicht klar sein sollte, frag nach, dann gehe ich weiter darauf ein.
Das Gas kühlt sich aber nicht ab, weil sich die Energie auf ein größeres Volumen verteilt, da die Temperatur nicht das Maß für die Energiedichte ist. Das wäre schon eher der Druck, aber die Aussage, dass der Druck sinkt, wenn sich das Gas entspannt ist ja (fast) schon trivial.
Außerdem kühlt sich ein ideales Gas, das sich ins Vakuum hinein ausdehnt überhaupt nicht ab. Temperatur ist ja ein Maß für die mittlere kinetische Energie der Gasteilchen. Warum sollte die geringer werden, wenn sich das Gas ausdehnt?
Des Rätsels Lösung: Reale Gase kühlen sich bei der Expansion ab, weil sie gegen einen äußeren Druck oder gegen innere Kräfte (Van der Waals) Arbeit leisten müssen. Diese Arbeit fehlt der kinetischen Energie der Teilchen und somit der Temperatur.
Dass sich Trockeneis bildet, liegt daran, dass ein Teil des
flüssigen Kohlendioxids verdunstet und die Verdunstungskälte
den restlichen Teil abkühlt und gefrieren lässt.
Es gibt hier kein flüssiges CO2, das verdunsten könnte. Bei der Expansion kühlt sich das Gas einfach so weit ab, dass ein Teil des CO2 resublimiert.
Michael