Wärmelehre - gilligan-online

5 Molare Wärmekapazitäten eines idealen Gases
Dieser Abschnitt zeigt eine Anwendung der kinetischen Gastheorie. Ausgehend von
den in Kapitel 2 entwickelten Modellvorstellungen für ein ideales Gas sollen berechnet
werden
• die molare Wärmekapazität bei konstantem Volumen C mv ,
• die molare Wärmekapazität bei konstantem Druck C mp .
Daraus ergibt sich als weiteres Ergebnis der Isentropenexponent κ , der in Abschnitt
4.4 als Quotient aus C und C definiert wurde.
mp
mv
An dieser Anwendung der kinetischen Gastheorie soll beispielhaft die Vorgehensweise
eines Physikers/einer Physikerin gezeigt werden
• durchführen von Einzelexperimenten,
• sammeln, sortieren und katalogisieren experimenteller Ergebnisse,
• auffinden von Regeln und Gesetzmäßigkeiten,
• ableiten von Gesetzmäßigkeiten aus einem Modell (Theorie),
• vergleichen von theoretischen Vorhersagen und experimentellen Ergebnissen,
• erweitern und Verfeine des Modells.
5.1 Experimentelle Ergebnisse
In Tabelle 5-01 sind, geordnet nach ein-, zwei- und mehratomigen Molekülen, die
experimentell ermittelte Wärmekapazitäten C und C zusammengestellt.
Einatomig
Zweiatomig
Cmp
Gas −1
−1
Jmol K
He
Ar
H 2
O 2
N 2
Cl 2
20,80
20,80
28,76
29,43
29,09
34,70
mv
C
Jmol
mv
−1
K
12,47
12,47
20,43
21,06
20,76
25,74
−1
mp
C
mp mv
−1
−1
Jmol
−C
K
8,33
8,33
8,33
8,37
8,33
8,96
C
κ =
C
mp
mv
1,67
1,67
1,41
1,40
1,40
1,35
Mehratomig
CO 2
SO 2
C 2 O 2
NH3
36,96
40,39
51,70
36,84
28,46
31,40
43,12
27,84
8,50
8,99
8,58
9,00
1,30
1,29
1,20
1,31
Tabelle 5-01: Gemessene molare Wärmekapazitäten C und C und
Isentropenexponenten κ von Gasen. Die Wärmekapazitäten wurden unter den Versuchsbedingungen
Normdruck
stimmt.
mp
p n = 1 013 hPa und Normtemperatur ϑ = 20 o C be-
Ferner sind die Differenzen der Wärmekapazitäten C − C ) und die Isentropenexponenten
κ aufgenommen.
( mp mv
mv
Wärmelehre – Abschnitt 5
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’Molare Wärmekapazitäten’