Physik Hausaufgabe Klasse 9

a) ideale gasgleichung als erklärung, rest ist nur rechnen und vergleichen.

b) weg wird schon in der aufgabe erklärt.

c) Ruhemasse gibts zb bei Wikipedia, oder auch in jedem guten Physikbuch. Volumen einer Kugel berechnen und vergleichen. Inelastischer Stoß bzw. Stoßionisation.

zur a)
Ist die ideale Gasgleichung denn bekannt, bzw wurde behandelt? Wie sieht die aus? Warum kann man aus diese schließen, dass das Volumen von 1 Mol Gas bei gleicher Temperatur und Druck immer gleich ist?

Die Rechnung, 1 Mol = ? Teilchen. Wie sieht dann der durchschnittliche Abstand der Teilchen in dem Festen Volumen aus?

zur b)
Argumentation wird leicht gelingen, wenns bei der a geklappt hat. (Ideale gasgleichung)
Oder eben wie in der Aufgabe geschrieben nur den Druck betrachten. P = F/A. Verändert sich die Fläche oder die Kraft? Woher kommt die Kraft? Zu welcher größe ist sie proportional?

zu c)
Muss da irgendwelche Ansätze oder Ideen sehen, sonst weiß ich nicht, wie ich helfen kann.

lesemaus
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@topic
a1) p*V = n*R*T => V = n*R*T/p

n = 1 Mol, R = Gaskontante, T und p über Normalbedingung festgelegt. V ist also immer gleich Groß. Das sollte auch laut aufgabe nur gezeigt werden. Der genaue Wert von V ist nichtmal gefragt? Woher kommen die ersten beiden Gleichungen? Wurden die im Unterricht einfach als gegeben angenommen?

a2) Du kennst das Volumen und die Anzahl der Teilchen in diesem? 1 Mol = ? Teilchen. Wie könnte man den mittleren Abstand bestimmen? Wie würdest du es machen, wenn es nur eindimensional wäre?

b) hab da schon was geschrieben, das noch ist offen ist.

c1) Man kann die Atome als Kugel annehmen. Wie lautet die Formel für das Volumen einer Kugel?

c2) Sie stoßen, was passiert bei niedriger Geschwindigkeit (niedriger Energie). Prallt ab, wie ein Ball von einer Wand. Warum passt der vergleich? Formel für elastischer Stoß hilft hier. Alternativ (falls noch nicht hergeleitet) einfach Anschaulich übertragen. Nur Geschwindigkeiten und Massen sind von bedeutung.
Was kann noch bei hohen geschwindigkeiten Passieren? (Stoßionisation)

Ok, lassen wir den Fragestil mal weg.

a) Noch zu bestimmen ist der mittlere Abstand der Teilchen. Bei einem idealen Gas sind die Teilchen nur Punktförmig und haben keine Ausdehnung.

1 Mol ~= 6,022 * 10^23 Teilchen
22,4 l = 22,4 dm^3 = 0,0224 m^3

Die Teilchen sollen in dem Volumen gleichverteilt sein (Die Annahme geht, da nach dem mittleren Abstand gefragt ist). Der Abstand ist r, wir sind aber im Dreidimensionalen, also lege ich einen Würfel um jedes Punktteilchen, mit der Kantenlänge r. Diese Würfel sollen nun das ganze Volumen ausfüllen.

r^3 * 6,022 * 10^23 = 2,24 * 10^-3 m^3
r^3 = 3,71969445 * 10^-27 m^3
r = 1,54941976 * 10^-9 m

Also im nm bereich. (Keine Garantie auf richtige Rechnung/Ergebnis)

b) Schade das du dir nicht die mühe gemacht hast die Fragen zu beantworten. Die Fläche A bleibt gleich, darum muss bei anderem Druck P, die Kraft F sich ändern.
P = F/A
Woher kommt diese Kraft F? Die Kraft kommt aus Stößen mit der Wand. Die Teilchen fliegen durch die gegend und Treffen auf eine Wand, dabei kommt es zu inelastischen Stößen.
F = N * delta_p/delta_t, mit delta_p = Impulsänderung, delta_t = Zeitintervall und N = Anzahl der Teilchen.
Man könnte jetzt noch die Impulsänderung eines einzelnen Teilchens weiter Aufschlüsseln, dann wird man dort die Geschwindigkeit finden, diese ist aber nach Aufgabenstellung unabhängig vom Druck, so dass der Wert gleich sein wird.
P = N * 1/A * delta_p/delta_t
=> Die Teilchenzahl nimmt ab.
Hmm, hab mich irgendwo Verlaufen, beim einem Tausendstel des Druckes dürfte auch nur noch ein tausendstel der Teilchen drin sein. Würde auch zur idealen Gasgleichung/-gestz passen.
Allerdings sind die Atome wohl nicht alle in Reihe sondern in einem Volumen verteilt, so das der Abstand nur um den Faktor 10 (10^3 = 1000) wächst.

c) Das kannst du selber:
Einfach die Radien in die Volumenformel für eine Kugel einsetzen.
Massen findet man auch in Büchern/Internet.
Mit dem Masse Vergleich, ist dann auch klar warum das Bild Fußball-Wand passt (ähnliches Masse-Verhältniss). Was zum Thema Stoßionisation findet man auch in Büchern/Internet.