Skript zur Vorlesung Physik Teil 1 (Sommersemester) und Teil 2 ...

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Druck p [10 Pa]
8
p = 73 bar
K
6
p=43 bar
4
2
Waagerechten entlang ECA.
Skript zur Vorlesung Physik 1 und Physik 2 Seite 78
Prof. Dr. P. Kaul, Fachbereich Biologie Chemie und Werkstofftechnik,
Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg
a, b sind Gaskonstanten, V m ist das
Mol-Volumen. Die nachfolgende
Folie zeigt das Verhalten von Koh-
lendioxid bei verschiedenen Tempe-
raturen im pV-Diagramm.
Unterhalb des kritischen Punktes K
weisen die Isothermen ein Maxi-
mum und Minimum auf. Der Verlauf
entlang der Kurve EDCBA wird ex-
perimentell jedoch nicht beobachtet
sondern der Verlauf entspricht der
Dies liegt daran, dass bei der Kompression des Gases ab dem Punkt E eine Verflüssigung eintritt., die am
Punkt A abgeschlossen ist. Der starke Druckanstieg bei weiterer Komprimierung kommt dadurch zustande,
dass Flüssigkeiten schwerer komprimierbar sind als Gase.
• Der Druck, bei dem die Verflüssigung einsetzt ist der Dampfdruck.
• Der Bereich der gestrichelten Kurve heißt Koexistenzgebiet. Bei Komprimierung setzt am rechten
Schnittpunkt des Koexistenzgebietes die Verflüssigung ein. Sie ist am linken Schnittpunkt abgeschlos-
sen. In diesem Bereich sind Flüssigkeit und Gas bzw. Dampf gleichzeitig vorhanden
• Oberhalb einer kritischen Temperatur kann durch alleinige Komprimierung des Gases keine Verflüssi-
gung mehr einsetzen. Dieser Punkt wird kritischer Punkt genannt, der zugehörige Druck und das zugehö-
rige Volumen heißen kritischer Druck und kritisches Volumen.
a
V b p
b T
= 3 , = ,
27 ⋅
mK K K
K
Gasverflüssigung:
8 ⋅a
=
27 ⋅b ⋅R
• Ein ideales Gas behält seine Temperatur bei, wenn es adiabat und ohne zusätzliche Arbeitsverrichtung
entspannt wird.
Koexistenzgebiet
3
V mK = 0,12 m /kmol
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
• Im Gegensatz hierzu müssen reale Gase bei der adiabatischen Entspannung die zwischenmolekularen
Anziehungskräfte überwinden. Die hierzu notwendige Energie wird der inneren Energie entzogen, wo-
durch sich das Gas abkühlt (Joule-Thomson-Effekt). Auf diese Weise kann einem Gas immer mehr in-
nere Energie entzogen werden, bis es sich verflüssigt. (Linde-Verfahren)
• Das gleiche Prinzip wird bei sehr tiefen Temperaturen verwendet. Hier werden statt Gasen paramagneti-
sche Salze verwendet, die nach erfolgter Magnetisierung durch ein äußeres Magnetfeld ihre Vorzugs-
richtung wieder ändern und somit dem System Energie entziehen.
4.5.2 Phasenumwandlungen
3
molares Volumen [m /kmol]
Gebiet des idealen Gases
373 K
304 K
313 K
293 K
283 K 273 K