Hallo liebe Physik-Experten!
Ich hab mal wieder eine Frage zum Joule-Tomson-Effekt, vielleicht kann mir ja jemand weiterhelfen!?!
Auf verschiedenen Internetseiten habe ich gelesen, dass die Abkühlung eines Gases bei einer Expansion daher rührt, dass Energie aufgebracht werden muss um die zwischenmolekularen Anziehungskräfte zu überwinden und diese aus der inneren Energie des Gases kommt.
Nun gibt es ja den Joule-Thomson-Koeffizient, der bei den meisten Gasen positiv ist, d. h. das Gas kühlt bei Expansion ab.
Einige Gase, bsp. Helium, erwärmen sich jedoch bei einer Expansion, ihre Joule-Thomson-Koeffizienten sind negativ.
Jetzt frage ich mich, wie dies mit der „Theorie“ zusammenpasst, dass zwischenmolekulare Anziehungskräfte überwunden werden müssen und dazu die innere Energie des Gases „verbraucht“ wird. Das Gas erwärmt sich doch, da müsste dann doch eher Energie dazukommen???
Ich weiß, die Frage ist vielleicht ein wenig kompliziert gestellt, aber eventuell versteht ja trotzdem jemand was ich meine und kann die Antwort einer Schülerin, die physiktechnisch nicht ganz so sehr bewandert ist, verständlich machen!
Vielen Dank!
ann
Hallo.
Jetzt frage ich mich, wie dies mit der „Theorie“
zusammenpasst, dass zwischenmolekulare Anziehungskräfte
überwunden werden müssen und dazu die innere Energie des Gases
„verbraucht“ wird.
Um es kurz zu sagen: wenn die Moleküle nur nahe genug zusammenkommen, werden aus den zwischenmolekularen Anziehungskräfte zwischenmolekularen Abstoßungskräfte, sonst würden ja alle Gase auf einen Punkt zusammenschrumpfen.
Gruß
Oliver
Hallo Oliver!
Um es kurz zu sagen: wenn die Moleküle nur nahe genug
zusammenkommen, werden aus den zwischenmolekularen
Anziehungskräfte zwischenmolekularen Abstoßungskräfte, sonst
würden ja alle Gase auf einen Punkt zusammenschrumpfen.
Aber sind diese Abstoßungskräfte nicht bei allen Molekülen vorhanden? Warum tritt dieser Effekt dann nur bei einigen wenigen Gasen (mir sind nur Helium und Wasserstoff bekannt) auf?
Aber trotzdem danke für deine Antwort!!!
Gruß
ann
Hallo Ann,
Aber sind diese Abstoßungskräfte nicht bei allen Molekülen
vorhanden? Warum tritt dieser Effekt dann nur bei einigen
wenigen Gasen (mir sind nur Helium und Wasserstoff bekannt)
auf?
Ob die Abstoßungs- oder die Anziehungskräfte dominieren, hängt von Temperatur und Druck des Gases ab. Damit die Abstoßungskräfte dominieren, müssen sich die Moleküle sehr nahe kommen und dazu müssen Temperatur oder Druck sehr hoch sein. Wasserstoff und Helium sind nur einige der wenigen Gase bei denen dieser Effekt schon bei Raumtemperatur auftritt.
Umgekehrt müssen Temperatur und Druck gesenkt werden, damit die Anziehungskräfte dominant werden und das Gas sich bei Expansion abkühlt. Deshalb wird die Luft beim Linde-Verfahren zur Luftverflüssigung auch vor der Expansion abgekühlt.
Die Kurve im pT-Diagramm, die das Gebiet der Abkühlung vom Gebiet der Erwärmung bei Expansion trennt, heißt Inversionskurve und sieht exemplarisch so aus:
http://saftsack.fs.uni-bayreuth.de/thermo/joulethoms…
Gruß
Oliver