Die folgenden Gasgesetze gelten nur für
ideale Gase:
Das Boylsche Gesetz gibt die Beziehung zwischen Volumen und
Druck einer gegebenen Masse Gas für konstante Temperaturen an:
(1) PV = constant |
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| Das Gesetz von Gay-Lussac und Charles besagt,
dass das Volumen und die absolute Temperatur einer gegebenen Menge Gas
bei konstantem Druck einander direkt proportional sind:
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| Das Gesetz von Avogardo setzt das Volumen
eines Gases zu der Anzahl Mole bei gegebener Temperatur und Druck in Beziehung:
Dies bedeutet, dass bei gleicher Temperatur, gleichem Druck und gleichem
Volumen die gleiche Anzahl Moleküle vorhanden sind, unabhängig
von dem Gas. |
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| Durch Verbinden der obigen Gesetze erhält man das ideale
Gasgesetz:
wobei R die molare Gaskonstante ist. Sie hat den Wert:
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| Reale Gase setzen sich nicht aus unendlich kleinen
und vollkommen elastischen Kugeln zusammen, die sich auch gegenseitig nicht
anziehen. Diese Eigenschaften müssen mit einer Korrektur der idealen
Gasgleichung (4) berücksichtigt werden, damit die Ergebnisse mit experimentellen
Messungen übereinstimmen. Der bekannteste Vorschlag einer solchen
Korrektur ist die van der Waalsche Zustandsgleichung, die bezogen
auf ein Mol Gas wie folgt lautet:
(6) 
Der Faktor a/V2 stellt einen Binnendruck dar und berücksichtigt
die anziehende Wechselwirkung zwischen den Molekülen. Die Konstante
b
drückt die Inkompressibilität der Moleküle, welche ein bestimmtes
Eigenvolumen haben, aus.
Beispiele einiger van der Waals-Konstanten:
| Gas |
a [m6 Pa/mol2] |
b [m3/mol] |
| H2 |
0.025 |
1.66*10-5 |
| O2 |
0.138 |
3.18*10-5 |
| H2O |
0.554 |
3.05*10-5 |
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| In der folgenden Graphik ist der Gasdruck in Abhängigkeit
des Volumens dargestellt. Die Graphik lässt sich für die obigen
Gase und für verschiedene Temperaturen neu berechnen. Durch Verändern
des Temperaturwertes sieht man, wie sich die Form der Kurve ändert. |
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