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

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Skript zur Vorlesung Physik 1 und Physik 2 Seite 80 Prof. Dr. P. Kaul, Fachbereich Biologie Chemie und Werkstofftechnik, Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg Wenn ein Gleichgewicht zwischen Verdampfungs- und Kondensationsrate vorliegt, herrscht über der Flüs- sigkeitsoberfläche der Sättigungsdampfdruck der Flüssigkeit. Diese ist unabhängig vom Volumen, da sich mit wechselndem Volumen entsprecht die Dampfmenge einstellt. Der Sättigungsdampfdruck stellt sich in einem abgeschlossenen System ein, da sonst der gebildete Dampf abtransportiert wird (Verdunstung). Der Sättigungsdampfdruck ist nur von der Temperatur abhängig. Eine Erhöhung der Temperatur bewirkt eine Erhöhung der Geschwindigkeit der Moleküle und damit eine höhere Anzahl von Molekülen, die die Flüssigkeit verlassen können. Der Sättigungsdruck steigt mit wachsender Temperatur. Dieses Verhalten wird durch die Dampfdruckkurve beschrieben. Die Abhängigkeit der Dampfdruckkurve von der Temperatur kann mittels der Clausius-Clapeyronschel For- mel beschrieben werden: dpS = dT p S ΔH m, V D V , V m Fl m ΔH m, V D Fl ( ) V − V ⋅ T m m Sättigungsdampfdruck molare Enthalpie der Verdampfungswärme molare Volumina der flüssigen - und Dampf - Phase Der Dampfdruck erhöht den Druck, der auf die Oberfläche einwirkt. Es gilt näherungsweise das Gesetz von Dalton: p = ∑ p ges i i Der Gesamtdruck ist die Summe der Partialdrücke. Ist der Dampfdruck einer Flüssigkeit gleich dem Druck, der auf die Oberfläche der Flüssigkeit einwirkt, so bilden sich bereits innerhalb der Flüssigkeit Dampfbläschen: Die Flüssigkeit siedet. Eine Druckerhöhung auf die Oberfläche führt dazu, dass der Siedepunkt steigt (Dampfkochtopf) In größeren Höhen sinkt der Atmosphärendruck und Wasser siedet deutlich unterhalb 100 °C. Fest-Flüssig Hier gelten dieselben Gesetzmäßigkeiten wie bei der Dampfdruckkurve. Auch hier gilt die Clausius- Clapeyronschel Formel: dpf = dT p f ΔH m, V Fl V , V m ΔH m, S Fl Fest ( ) Fest m V − V ⋅ T m m Schmelzdruck molare Enthalpie der Schmelzwärme molare Volumina der festen und flüssigen Phase Da sich die Volumina der festen und flüssigen Phase kaum unterscheiden, ist der Anstieg der Kurve sehr viel steiler.
Skript zur Vorlesung Physik 1 und Physik 2 Seite 81 Prof. Dr. P. Kaul, Fachbereich Biologie Chemie und Werkstofftechnik, Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg Anomalie des Wassers: Da die feste Phase ein größeres Volumen hat als die flüssige Phase, ist die Stei- gung der Kurve negativ! Dies hat zur Folge, das Wasser bei gleichbleibender Temperatur und Druckerhö- hung schmilzt. Ausnutzung beim Schlittschuhlaufen. Fest-Gasförmig Ein direkter Übergang von fester Phase zu gasförmiger Phase findet meist bei niedrigeren Temperaturen statt. Direkt beobachtbar ist der Übergang bei der Sublimation von Kohlendioxid. Daher hat festes Kohlen- dioxid den Namen Trockeneis. Luftfeuchtigkeit: Wasser ist einer der am häufigsten vorkommenden Stoffe. Da wasser ebenfalls einen nicht zu vernachläs- sigenden Dampfdruck hat, ist somit immer ein Anteil Wasser in der Umgebungsluft vorhanden. Nach dem Daltonschen Gesetz gilt für den Gesamtdruck, den feuchte Luft besitzt: pfeuchteLuft = ptrockeneLuft + pS Da sich in den meisten Fällen über einer Wasseroberfläche kein abgeschlossenes System ausbilden kann, da der entstehende Wasserdampf abtransportiert wird, ist der Anteil an Wasserdampf in der Luft variabel. Es gilt daher absolute Luftfeuchtigkeit: ϕ a = mD V D relative Luftfeuchtigkeit: [ % ] ϕ = p p S ⎡ kg ⎤ ⎢ 3 ⎣m ⎥ ⎦ wobei m D die Masse des Dampfes im Volumen V und p D der Partialdruck des Wassers und p S der Sätti- gungsdampfdruck des Wassers bei der entsprechenden Temperatur sind.
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2 MECHANIK Skript zur Vorlesung Phy
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∫ ∫ und s = v dt = dt adt + s 2
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Zweites Newtonsches Axiom: Skript z
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Beispiele: 2.6 Gravitation Skript z
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q v r m = r ⋅ ⋅ ⋅ π 2π ⋅
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( ) U t −I ⋅ R = 0 ⇒ U ⋅cos
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1 U ( t) I( t) 0 ⋅ cos ω = dt C
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