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b_waermelehre:temperatur [23 September 2013 08:18] – [Grad Celsius] schreiber | b_waermelehre:temperatur [18 April 2022 18:20] (current) – ↷ Links adapted because of a move operation knaak@iqo.uni-hannover.de | ||
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====== Temperatur ====== | ====== Temperatur ====== | ||
===== Allgemeines ===== | ===== Allgemeines ===== | ||
- | Was wir im normalen | + | Was wir im Alltag als **Temperatur** wahrnehmen wird durch die Physik der Thermodynamik als die Bewegung von Teilchen erklärt, z.B. der Bewegung und Schwingung von Molekülen in einer Flüssigkeit. |
$$ \bar{E}_\mathrm{kin} = \frac{3}{2} k_\mathrm{B} T \quad \left[\mathrm{J}\right]$$ | $$ \bar{E}_\mathrm{kin} = \frac{3}{2} k_\mathrm{B} T \quad \left[\mathrm{J}\right]$$ | ||
- | wobei $k_\mathrm{B}$ die [[ergaenzungen:begriffe&# | + | wobei $k_\mathrm{B}$ die [[archiv: |
++++ Weiterführendes? | ++++ Weiterführendes? | ||
Die Freiheitsgerade eines freien einzelnen klassischen Teilchens (z.B. ein $\mathrm{He}$-Atom) sind lediglich die drei Bewegungsrichtungen in X, Y und Z. Die allgemeine Formel für den Zusammenhang von kinetischer Energie und Temperatur lautet | Die Freiheitsgerade eines freien einzelnen klassischen Teilchens (z.B. ein $\mathrm{He}$-Atom) sind lediglich die drei Bewegungsrichtungen in X, Y und Z. Die allgemeine Formel für den Zusammenhang von kinetischer Energie und Temperatur lautet | ||
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==== Grad Celsius ==== | ==== Grad Celsius ==== | ||
- | Die Einheit Celsius wurde so festgelegt, dass Eis bei 0°C schmilzt und Wasser bei 100°C siedet (bei [[ergaenzungen: | + | Die Einheit Celsius wurde so festgelegt, dass Eis bei 0°C schmilzt und Wasser bei 100°C siedet (bei [[archiv: |
- | Wird ein klassisches Quecksilber-Thermometer betrachtet, dann lässt sich [[ergaenzungen: | + | Im gegensatz zu der Kelvin Skala ist die Celsius Skala für physikalische Berechnungen jedoch schlechter geeignet. Dies liegt vor allem an den möglichen negativen Werten. |
- | $$ T = 100°\mathrm{C} \frac{V-V_0}{V_{100}-V_0}.$$ | + | |
- | Es zeigt sich eine lineare Abhängigkeit welche sich auch für Temperaturen über 100°C und unter 0°C fortführen lässt. Dies gilt aber nur solange kein [[ergaenzungen: | + | |
++++ Weiterführendes? | ++++ Weiterführendes? | ||
+ | Wird ein klassisches Quecksilber-Thermometer betrachtet, dann lässt sich [[archiv: | ||
+ | $$ T = 100°\mathrm{C} \frac{V-V_0}{V_{100}-V_0}.$$ | ||
+ | Mit dem Volumen $V$ bei der zu berechnenden Temperatur $T$, dem Volumen $V_0$ bei 0°C und dem Volumen $V_{100}$ bei 100°C. | ||
+ | Es zeigt sich eine lineare Abhängigkeit, | ||
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Desweiteren variiert das Gesetz für unterschiedliche Flüssigkeiten, | Desweiteren variiert das Gesetz für unterschiedliche Flüssigkeiten, | ||
++++ | ++++ | ||
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Wird anstelle eines Flüssigkeiten-Thermometers ein Gas-Thermometer verwendet, in welchen das Volumen eines Gases als Maß für die innere kinetische Energie und damit auch für die Temperatur steht, so ergibt sich das **Gesetz von Gay-Lussac** | Wird anstelle eines Flüssigkeiten-Thermometers ein Gas-Thermometer verwendet, in welchen das Volumen eines Gases als Maß für die innere kinetische Energie und damit auch für die Temperatur steht, so ergibt sich das **Gesetz von Gay-Lussac** | ||
$$ V=V_0+V_0 \beta T = V_0(1+\beta T) ,$$ | $$ V=V_0+V_0 \beta T = V_0(1+\beta T) ,$$ | ||
- | mit $V_0$ dem Ausgangsvolumen und $\beta$ dem [[ergaenzungen:begriffe&# | + | mit $V_0$ dem Ausgangsvolumen und $\beta$ dem [[archiv: |
- | < | + | ++++ Weiterführendes? |
+ | Der Punkt ($-273, | ||
+ | ++++ | ||
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Durch diese Festlegung des Nullpunktes lässt sich leicht die Änderung eines Gasvolumens mithilfe des Dreisatzes bestimmen, wenn das Volumen $V_0$ eines Gases bei der Temperatur $T_0$ bekannt ist, | Durch diese Festlegung des Nullpunktes lässt sich leicht die Änderung eines Gasvolumens mithilfe des Dreisatzes bestimmen, wenn das Volumen $V_0$ eines Gases bei der Temperatur $T_0$ bekannt ist, | ||
$$ \frac{V_0}{T_0} = \frac{V(T)}{T} \Leftrightarrow V(T) = \frac{V_0}{T_0}\cdot T .$$ | $$ \frac{V_0}{T_0} = \frac{V(T)}{T} \Leftrightarrow V(T) = \frac{V_0}{T_0}\cdot T .$$ |