[natuurkunde] waarom neemt de kinetische energie toe als een gas uitzet?

ned118

Als we de eerste hoofdwet van thermodynamica hebben:

Q=ΔEkin+ΔEpot+W

Waarbij Q de warmte is en W de uitwendige arbeid.

Hoe leg je uit dat de kinetische energie afneemt(en dus ook de temperatuur) als een gas uitzet?

Het liefst in combinatie met molecuultheorie. Ik leg uit kinetische energie is hoe hard/snel de moleculen bewegen, hoe hoger de temperatuur, hoe groter de kinetische energie.

Jan van de Velde

Dag Ned118, welkom op het forum Huiswerk en Practica.

Jij wilt vlot hulp. Dat is alleen goed mogelijk als je daar zelf wat voor doet.

Naast de algemene regels van dit forum hebben we voor dit huiswerkforum een paar speciale regels en tips.

Die vind je in de huiswerkbijsluiter

In die huiswerkbijsluiter staat bijvoorbeeld:

Quote[td] [color="#808080"][b][u]VAKGEBIED-TAGS[/u][/b] [i]Plaats het vakgebied waarop je vraag betrekking heeft tussen rechte haken in de titel. bijv: [biologie] of [frans]. Zo blijft dit huiswerkforum overzichtelijk.[/i] [/color] [/td]

Hebben we even voor je gedaan. Denk je er de volgende keer zélf aan??

[/color]

Lapzwans

Als een gas uitzet, neemt de afstand tussen de moleculen in dat gas toe. Door de aantrekkende Vanderwaals krachten tussen de moleculen, neemt de potentiële energie toe. Als er verder geen energie aan het systeem wordt onttrokken of wordt toegevoegd, geldt er behoud van energie. De toenemende potentiële energie heeft daarom een afnemende kinetische energie tot gevolg en dus een afnemende temperatuur.

Jan van de Velde

Als een gas uitzet, neemt de afstand tussen de moleculen in dat gas toe. Door de aantrekkende Vanderwaals krachten tussen de moleculen, neemt de potentiële energie toe. Als er verder geen energie aan het systeem wordt onttrokken of wordt toegevoegd, geldt er behoud van energie. De toenemende potentiële energie heeft daarom een afnemende kinetische energie tot gevolg en dus een afnemende temperatuur.

is de hele gaswet er niet juist op gebaseerd dat de gasmoleculen onderling juist GEEN (dan wel verwaarloosbare)aantrekkingskrachten op elkaar uitoefenen? Die vanderwaalskracht speelt gezien de afstanden tussen moleculen in een gas overigens inderdaad een verwaarloosbare rol, althans bij gewone gassen, en redelijke drukken.

Hoe leg je uit dat de kinetische energie afneemt(en dus ook de temperatuur) als een gas uitzet?

1) Gooi een stuiterbal met 20 m/s tegen de achterkant van een stilstaande vrachtwagen. Ga uit van volledige elasticiteit. Met welke snelheid komt de bal terug?

2) Zelfde proefje, maar nu rijdt de vrachtwagen met 10 m/s van je vandaan..........

(NB: als je elke seconde een miljoen stuiterballen tegen die vrachtwagen gooit gaat die ook wel rijden hoor)

ned118

is de hele gaswet er niet juist op gebaseerd dat de gasmoleculen onderling juist GEEN (dan wel verwaarloosbare)aantrekkingskrachten op elkaar uitoefenen? Die vanderwaalskracht speelt gezien de afstanden tussen moleculen in een gas overigens inderdaad een verwaarloosbare rol, althans bij gewone gassen, en redelijke drukken.

Het gaat hier niet over de ideale gaswet. Bij de ideale gaswet is er inderdaad geen aantrekkende kracht, maar dit is geen ideaal gas.

dat met die stuiterballen, wat heeft dat met dit te maken, dat snap ik niet echt?

ok ik zal even de regels lezen. dat had ik nog niet gedaan....

En bedankt lapzwans, dat is wel logisch

Jan van de Velde

ned118 schreef:Het gaat hier niet over de ideale gaswet. Bij de ideale gaswet is er inderdaad geen aantrekkende kracht, maar dit is geen ideaal gas.

dat met die stuiterballen, wat heeft dat met dit te maken, dat snap ik niet echt?

Je kunt een gasmolecuul als een nagenoeg ideale stuiterbal beschouwen. En de achterkant van de vrachtwagen als de wijkende zuiger.

En bedankt lapzwans, dat is wel logisch

Je mag Lapzwans evengoed bedanken voor de moeite, maar wat hij zegt is geenszins logisch. De Vanderwaalskrachten tussen gasmoleculen mag je gevoeglijk verwaarlozen, behalve in extreem samengeperste gassen.

Lapzwans

Ik denk dat je je in deze beter achter Jan kunt scharen, ik schreef slechts wat ik mij meende te herinneren van de middelbare school

Jan van de Velde

ik schreef slechts wat ik mij meende te herinneren van de middelbare school

Ik denk dat wat jij je herinnert is dat die vanderwaalskrachten mede verantwoordelijk zijn voor het feit dat er geen ideale gassen zijn, en dat reële gassen dus sterkere of minder sterke afwijkingen (p·V/n·R·T

1) van die ideale gaswetten vertonen, die vooral in extremere omstandigheden tot uiting komen.

Daar heb je overigens bij de vraag

Hoe leg je uit dat de kinetische energie afneemt(en dus ook de temperatuur) als een gas uitzet?

in principe niets mee te maken, want dat geldt óók in die extremere omstandigheden. De afwijking zit er dan slechts in hoe stérk die temperatuur daalt bij een zekere volumetoename. Het zal áltijd zo zijn dat gasmoleculen die tegen een wijkende zuiger botsen met geringere snelheid van de zuiger terugkomen, zie de berekening met de stuiterballen en de vrachtwagen. Gemiddeld geringere snelheid betekent gemiddeld geringere kinetische energie van de gasmoleculen betekent dat het gas als geheel een lagere temperatuur krijgt.

ned118

ah thnx, dan wordt mij een hoop duidelijker!

ned118

Stel je hebt een spuitbus met vloeistof onder hoge druk erin. Hoe komt het dat de kinetische energie afneemt als je de vloeistof eruit spuit?

Ik weet wel dat het proces zo snel is dat het een adiabatisch proces is. En dat de vloeistof uitzet en daardoor de potentiele energie toeneemt en de arbeid positief is. Dan heb je dus van de 1e hoofdwet: 0=verandering potentiele energie+ verandering kinetische energie+ uitwendige arbeid. Daardoor moet de kinetische energie wel negatief zijn en dus afnemen. Maar waarom neemt die af?

Phys

Dat heb je toch zojuist uitgelegd in de zinnen daarvoor? Naar wat voor 'diepere reden' dan de thermodynamische wetten ben je op zoek?

ned118

ik zou het graag met molecuultheorie uitleggen, maar ik kan niet verzinnen hoe dat moet...

Jan van de Velde

Maar waarom neemt die af?

of een gas nou een zuiger wegdrukt, of een vloeistofniveau, wat is't verschil?

zie verder de stuiterballen

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[natuurkunde] waarom neemt de kinetische energie toe als een gas uitzet?

[natuurkunde] waarom neemt de kinetische energie toe als een gas uitzet?

Re: [natuurkunde] waarom neemt de kinetische energie toe als een gas uitzet?

Re: [natuurkunde] waarom neemt de kinetische energie toe als een gas uitzet?

Re: [natuurkunde] waarom neemt de kinetische energie toe als een gas uitzet?

Re: [natuurkunde] waarom neemt de kinetische energie toe als een gas uitzet?

Re: [natuurkunde] waarom neemt de kinetische energie toe als een gas uitzet?

Re: [natuurkunde] waarom neemt de kinetische energie toe als een gas uitzet?

Re: [natuurkunde] waarom neemt de kinetische energie toe als een gas uitzet?

Re: [natuurkunde] waarom neemt de kinetische energie toe als een gas uitzet?

Re: [natuurkunde] waarom neemt de kinetische energie toe als een gas uitzet?

Re: [natuurkunde] waarom neemt de kinetische energie toe als een gas uitzet?

Re: [natuurkunde] waarom neemt de kinetische energie toe als een gas uitzet?

Re: [natuurkunde] waarom neemt de kinetische energie toe als een gas uitzet?