Physik Hausaufgabe Klasse 9

    Hallo,
    ich habe letzte Woche von meinem Physiklehrer eine Aufgabe bekommen (s. unten). Leider verstehe ich das Thema überhaupt nicht und konnte es mir leider auch nicht durch mein Physikbuch erklären. Es wäre nett wenn mir jemand helfen könnte. Vielen Dank im voraus :smile:
    Nico

    Meine Physikaufgabe:
    a.) Berechne den mittleren Abstand der Gasmoleküle in einem Gas unter Normalbedingungen. Unter Normalbedingungen gilt:
    1 mol Gas nimmt das Volumen von 22,4 Litern ein. Erkläre, warum die
    22,4 Liter weitgehend unabhängig von dem jeweiligen Gas sind.
    Vergleiche den mittleren Abstand der Gasmoleküle mit dem Durchmesser der Gasmoleküle. Die Größenordnung der Durchmesser von Atomen und Ionen findest Du in der grünlichen Sek I Formelsammlung oder im Internet.

    b.) Der Gasdruck in einer Glimmlampe wird auf 1/1.000 des Normaldruckes herabgesetzt (rund 1 mbar statt 1013 mbar).
    Argumentiere, warum der mittlere Abstand der Gasmoleküle jetzt das
    1.000-fache beträgt im Vergleich zur Situation unter Normaldruck. Gehe davon aus, dass die thermische Bewegung der Moleküle von der Temperatur abhängt und unabhängig vom Druck ist. Gehe zurück auf die Definition des Druckes als Kraft pro Fläche.

    c.) Der Radius eines Elektrons beträgt 2,82*10 hochminus 15 m. Man findet verschiedene Angaben für den Radius des Ne-Atoms. Rechne mit 100*10hochminus 12 m.
    Vergleiche die beiden Volumina. Vergleiche auch die beiden Ruhemassen.
    Erkläre, warum bei niedrigen Geschwindigkeiten die Elektronen beim Zusammenstoß mit einem Neon-Atom abprallen wie ein Fußball von einer Betonwand. Was geschieht bei höheren Geschwindigkeiten der Elektronen (3.000 )? Diese werden erst durch den niedrigen Druck in dem Glimmlampenröhrchen möglich.

    a) ideale gasgleichung als erklärung, rest ist nur rechnen und vergleichen.

    b) weg wird schon in der aufgabe erklärt.

    c) Ruhemasse gibts zb bei Wikipedia, oder auch in jedem guten Physikbuch. Volumen einer Kugel berechnen und vergleichen. Inelastischer Stoß bzw. Stoßionisation.

    Hallo,
    vielen Dank für die Hilfe, doch leider kann ich damit die Aufgabe immer noch nicht lösen, da mein Hintergrundwissen zu Physik aus unterschiedlichen Gründen nicht ausreicht. Werde mal sehen, was ich damit noch im Internet anfangen kann, aber wenn du mir nochmal eine weitere Hilfestellung geben könntest, wäre das ideal. Möchte schon verstehen und selber drüber nachdenken und nicht nur abschreiben, aber damit komme ich noch nicht klar.

    Danke und vlg

    Nico

    zur a)
    Ist die ideale Gasgleichung denn bekannt, bzw wurde behandelt? Wie sieht die aus? Warum kann man aus diese schließen, dass das Volumen von 1 Mol Gas bei gleicher Temperatur und Druck immer gleich ist?

    Die Rechnung, 1 Mol = ? Teilchen. Wie sieht dann der durchschnittliche Abstand der Teilchen in dem Festen Volumen aus?

    zur b)
    Argumentation wird leicht gelingen, wenns bei der a geklappt hat. (Ideale gasgleichung)
    Oder eben wie in der Aufgabe geschrieben nur den Druck betrachten. P = F/A. Verändert sich die Fläche oder die Kraft? Woher kommt die Kraft? Zu welcher größe ist sie proportional?

    zu c)
    Muss da irgendwelche Ansätze oder Ideen sehen, sonst weiß ich nicht, wie ich helfen kann.

    Hallo,
    danke für deine Antwort.Hier sind meine Gedankenansätze.

    Die ideale Gasgleichung ist mir nicht bekannt. Im Internet habe ich dann das ideale Gasgesetz gefunden. Ist das das gleiche?:

    V2=V1*P1/P2 T=konstant
    V2=V1*T2/T1 P=konstant
    P*V/T ist konstant
    ideales Gasgesetz:
    P*V/T=n*R

    zu Aufgabe a1)
    1mol Gas=22,4Liter Volumen
    1mol O2=22,4l ? warum
    1mol CO2=22,4l ?
    1mol H2=22,4l ?
    Formel:P*V/T=konstant

    Was soll denn hier eingesetzt werden in diese Formel? Ich soll doch schreiben, warum bei jedem Gas 22,4l sind?? Warum ist denn das so?

    zu Aufgabe a2)
    - mittlerer Abstand Gasmolekül
    - Durchmesser Gasmolekül
    Beides soll ich vergleichen
    Aber wie

    zu Aufgabe b)
    Geg.:
    P1=1013 mbar Normaldruck
    P2=1 mbar herabgesetzt (1/1000)
    Ges.:
    m1 mittlere Abstand Gasmoleküle bei Normaldruck
    m2 Abstand bei Gasmoleküle bei herabgesetzten Druck
    Vergleich m1 zu m2 --> m2=m1*1000
    Und wie nun weiter?


    zu Aufgabe c1)
    Geg.:
    r eines Elektrons:2,82*10 hoch -15 m
    r Ne-Atom:100*10 hoch - 12 m
    Ges.:
    Vergleich der beiden Volumina und der beiden Ruhemassen.
    ?????

    zu Aufgabe c2)
    Geg.:
    niedrige Geschwindigkeiten:Elektron prallt vom Neon-Atom ab
    Ges.:
    hohe Geschwindigkeiten (3000km/s):?????


    Nja soweit bin ich, nicht so überwältigend aber ein Anfang ....


    vlg

    Nico

    sorry ,dass passt hier zwar überhaupt nciht rein aber es muss sein. ich suche schon seit mehreren stunden nach der seite wo ich ein neues thema erstellen kann...hab sie bis jetzt noch nicht gefunden ..??!! wo muss ich denn draufklicken? will unbedingt neues thema erstellen °help°

    lesemaus
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    @topic
    a1) p*V = n*R*T => V = n*R*T/p

    n = 1 Mol, R = Gaskontante, T und p über Normalbedingung festgelegt. V ist also immer gleich Groß. Das sollte auch laut aufgabe nur gezeigt werden. Der genaue Wert von V ist nichtmal gefragt? Woher kommen die ersten beiden Gleichungen? Wurden die im Unterricht einfach als gegeben angenommen?

    a2) Du kennst das Volumen und die Anzahl der Teilchen in diesem? 1 Mol = ? Teilchen. Wie könnte man den mittleren Abstand bestimmen? Wie würdest du es machen, wenn es nur eindimensional wäre?

    b) hab da schon was geschrieben, das noch ist offen ist.


    c1) Man kann die Atome als Kugel annehmen. Wie lautet die Formel für das Volumen einer Kugel?

    c2) Sie stoßen, was passiert bei niedriger Geschwindigkeit (niedriger Energie). Prallt ab, wie ein Ball von einer Wand. Warum passt der vergleich? Formel für elastischer Stoß hilft hier. Alternativ (falls noch nicht hergeleitet) einfach Anschaulich übertragen. Nur Geschwindigkeiten und Massen sind von bedeutung.
    Was kann noch bei hohen geschwindigkeiten Passieren? (Stoßionisation)

    Hallo,
    erst einmal vielen Dank.
    Leider wirft alles mehr Fragen auf (wohl aufgrund meines geringen Kenntnissstande). Könntest du das vielleicht ganz einfach erklären für jemanden der null Ahnung in Physik hat.
    vlg
    Nico

    Ok, lassen wir den Fragestil mal weg.

    a) Noch zu bestimmen ist der mittlere Abstand der Teilchen. Bei einem idealen Gas sind die Teilchen nur Punktförmig und haben keine Ausdehnung.

    1 Mol ~= 6,022 * 10^23 Teilchen
    22,4 l = 22,4 dm^3 = 0,0224 m^3

    Die Teilchen sollen in dem Volumen gleichverteilt sein (Die Annahme geht, da nach dem mittleren Abstand gefragt ist). Der Abstand ist r, wir sind aber im Dreidimensionalen, also lege ich einen Würfel um jedes Punktteilchen, mit der Kantenlänge r. Diese Würfel sollen nun das ganze Volumen ausfüllen.

    r^3 * 6,022 * 10^23 = 2,24 * 10^-3 m^3
    r^3 = 3,71969445 * 10^-27 m^3
    r = 1,54941976 * 10^-9 m

    Also im nm bereich. (Keine Garantie auf richtige Rechnung/Ergebnis)

    b) Schade das du dir nicht die mühe gemacht hast die Fragen zu beantworten. Die Fläche A bleibt gleich, darum muss bei anderem Druck P, die Kraft F sich ändern.
    P = F/A
    Woher kommt diese Kraft F? Die Kraft kommt aus Stößen mit der Wand. Die Teilchen fliegen durch die gegend und Treffen auf eine Wand, dabei kommt es zu inelastischen Stößen.
    F = N * delta_p/delta_t, mit delta_p = Impulsänderung, delta_t = Zeitintervall und N = Anzahl der Teilchen.
    Man könnte jetzt noch die Impulsänderung eines einzelnen Teilchens weiter Aufschlüsseln, dann wird man dort die Geschwindigkeit finden, diese ist aber nach Aufgabenstellung unabhängig vom Druck, so dass der Wert gleich sein wird.
    P = N * 1/A * delta_p/delta_t
    => Die Teilchenzahl nimmt ab.
    Hmm, hab mich irgendwo Verlaufen, beim einem Tausendstel des Druckes dürfte auch nur noch ein tausendstel der Teilchen drin sein. Würde auch zur idealen Gasgleichung/-gestz passen.
    Allerdings sind die Atome wohl nicht alle in Reihe sondern in einem Volumen verteilt, so das der Abstand nur um den Faktor 10 (10^3 = 1000) wächst.

    c) Das kannst du selber:
    Einfach die Radien in die Volumenformel für eine Kugel einsetzen.
    Massen findet man auch in Büchern/Internet.
    Mit dem Masse Vergleich, ist dann auch klar warum das Bild Fußball-Wand passt (ähnliches Masse-Verhältniss). Was zum Thema Stoßionisation findet man auch in Büchern/Internet.