Volumevergroting

oktagon

Ik zit mogelijk op een verkeerd hoofdstuk,maar toch:

Als een materie wordt verwarmd (niet extreem),neemt het volume ervan toe.

Wat gebeurt er bij deze volume- toename met de moleculaire toestand van die materie en vervolgens met de atomaire toestand,resp. de subatomaire toestand als onderdeel van die materie.

De soortelijke massa van bijv.staal (en veel andere materie) zal afnemen in gesmolten toestand.

Heezen

Soortgelijke vraag van mijn kant:

Als je iets warmer wordt, gaan de atoompjes harder trillen, en dit ervaren we als ''warmer''. ( Hoger kinetische energie van de atoompjes).

Vraag:

Mijn brein kan het verband tussen de kinetische energie van de atomen, en het macroscopische eigenschap genaamd ''temperatuur'' niet bevatten.

Poging om bovenstaand post te beantwoorden:

Als je atoompjes e.d. sneller/harder gaan trillen doordat je de temperatuur opvoert, wordt de ruimte tussen de deeltjes groter, oftewel een groter volume..

eendavid

Oktagon, wiskundig zal het misschien duidelijk zijn, ik probeer even aan te tonen dat dit resultaat ontstaat.

Stel: je hebt een vat met gas op zekere temperatuur, en je houdt (voor de eenvoud van de redenering, en voorlopig) het volume constant. Dan zullen de moleculen sneller bewegen, en dus, als ze met de wand botsen meer kracht geven. Bij eenzelfde dichtheid aan deeltjes leidt een hogere temperatuur tot een hogere druk.

Wanneer je de wanden nu beweegbaar opstelt, zal deze initiële hogere druk leiden tot expansie van het vat, tot de druk op de wand voldoende gedaald is. Zo kan je dus begrijpen dat het volume moet stijgen wanneer je de druk constant houdt. Op moleculair niveau zal de dichtheid van de deeltjes dus dalen, maar doordat ze een hogere snelheid hebben zullen ze dus toch nog voldoende druk uitoefenen.

@Heezen: een redelijk losse redenering. Temperatuur heeft te maken met warmtestroom tussen naburige systemen. Warmtestromen betekenen dat energie stroomt. Dus temperatuur heeft een verband met de energie die in een systeem is opgeslagen.

Morzon

Stel we hebben een klein vat.

Hoge kinetische ergie betekent meer botsingen per tijdseenheid met de wand van het vat en met andere atomen. Meer botsingen -> meer wrijving --> meer warmte.

kan dit?

Jan van de Velde

Volgens mij niet. Botsingen tussen atomen zijn volkomen elastisch voorzover ik weet.

En er is niet zoiets als een "statische" warmte, warmte is een stroom van energie. Als de snelheid van de deeltjes in een vat afneemt door die vermeende wrijving, betekent dat dat de temperatuur daalt, niet dat ze stijgt. Want tempoeratuur is juist een maat voor de kinetische energie van de deeltjes in het systeem.

Morzon

doh, dom van me. Bedankt Jan.

oktagon

Een David zijn repliek heeft wrs. de Wet van BoileGL als basis met toegevoegd de beweging van atomen met warmte-ontwikkeling(mogelijk gebrekkige weergave van mij).

eendavid

Ja, je kan dat als tussenstap gebruiken. Het is natuurlijk niet zo dat er een één-één verband is tussen temperatuur en volume, zoals uit de uitleg blijkt en zoals uit

\(pV=\nu RT\)

blijkt.

Maar merk op dat de omweg niet nodig was voor de logica van het argument, ik hoopte dat dit ditactischer was. Je kan het ook rechtstreeks inzien via:

Op moleculair niveau zal de dichtheid van de deeltjes dus dalen, maar doordat ze een hogere snelheid hebben zullen ze dus toch nog voldoende druk uitoefenen.

Als je de druk wil behouden zal bij stijgen van de temperatuur het volume moeten stijgen, om de dichtheid te doen dalen.

oktagon

Bedankt alvast 1da ea.voor de reacties!

Rov

Als je uitspraken wil doen over de snelheid van de deeltjes dan kan je gebruik maken van de Maxwell-Boltzmann verdeling. Dit is wel slechts statistisch te berekenen. Nooit exact, je werkt met kansen.

oktagon

Rov: Dat is voor andere belangstellenden,voor mij op een te hoog niveau!

ZwerfEnVerwonder

Temperatuur heeft te maken met warmtestroom tussen naburige systemen. Warmtestromen betekenen dat energie stroomt. Dus temperatuur heeft een verband met de energie die in een systeem is opgeslagen.

Dit is een voorbeeld van een niet-evenwichtssituatie, waar ik een gezonde belangstelling voor heb

. Ik zou de redenering willen omdraaien: de warmtestroom heeft te maken met (of beter: is een direct gevolg van) het verschil in temperatuur tussen twee systemen (of tussen twee uiteenliggende delen van hetzelfde systeem). Wat jij zegt is daarmee niet direct in tegenspraak, maar het is m.i. van belang om oorzaak en gevolg in dit geval goed van elkaar te scheiden.

In algemene zin geldt dat er in de natuur een stroom op gang komt als er sprake is van een kracht. Dat kan een stroom van materie zijn (electronen door een draad, water, lucht, etc) of van fotonen (zoals in het geval van warmte). Onder "kracht" versta ik een gradiënt in een intensieve grootheid. In normaal Nederlands betekent dat, dat er tussen twee plaatsen (die zich dus op enige afstand van elkaar bevinden) een verschil bestaat in de waarde van een grootheid waarbij die waarde niet afhangt van de hoeveelheid materie. Voorbeelden van intensieve grootheden (soms ook wel intrinsieke grootheden genoemd) zijn temperatuur, druk en concentratie (of chemische potentiaal). Het leuke is nu dat een dergelijke gradiënt in een intensieve grootheid een stroom op gang brengt in een extensieve grootheid (je voelt 'm al aankomen: daarvan hangt de waarde dus wél af van de hoeveelheid stof). Een dergelijke stroom wordt een flux genoemd en heeft als symbool

\(\overrightarrow{J}\)

[/b]. Zoals je aan de notatie kunt zien is het een vector. De kracht die aan de basis ligt van de flux heeft als symbool

\(\overrightarrow{X}\)

[/b].

Als de kracht "niet te groot" is zal de flux evenredig zijn met de kracht, dus

\(\overrightarrow{J}_{i} = L_{i} \nabla \overrightarrow{X}_{i}\)

Dit wordt het lineaire domein genoemd. In 1 dimensie kun je dit vereenvoudigen tot

\(\overrightarrow{J}_{i} = L_{i} \frac{d}{dx} \overrightarrow{X}_{i}\)

Naar de preciese betekenis van "niet te groot" zijn vele studies gedaan maar uiteindelijk zijn er een paar goede criteria voor gevonden. Bij grote krachten gaat de lineariteit uiteraard verloren. Overigens kan een flux ook een gevolg zijn van meerdere krachten, zoals bij de convectie van water dat van onderaf wordt verwarmd. Dit leidt naar Onsager's beroemde reciprociteitsrelaties.

Misschien maf dat ik dit er allemaal bij haal, maar met bovenstaand beeld is zeer veel in de natuur te verklaren. Van storm tot kortsluiting, van diffusie tot chemische reacties: in alle gevallen is er sprake van een gradiënt in een intensieve grootheid die leidt tot een flux in een extensieve grootheid. Hiermee herstelt de natuur het evenwicht (of, als dat niet haalbaar is, een stationaire toestand).

Terug naar de vraag over de relatie tussen temperatuur en kinetische energie:

Mijn brein kan het verband tussen de kinetische energie van de atomen, en het macroscopische eigenschap genaamd ''temperatuur'' niet bevatten.

Mijn brein kan dat ook niet

. Het is maar heel beperkt mogelijk om het gedrag van moleculen en atomen op intuïtief niveau te begrijpen. Wat wij in het dagelijks leven waarnemen kun je niet extrapoleren naar deeltjes. Alleen door middel van quantum mechanica of statistische mechanica kun je een brug slaan tussen microscopische- en macroscopische wetmatigheden. Kortom, de relatie tussen kinetische energie blijkt uit experimenten en kan verklaard worden met de theoriën die ik noemde. Veel meer "begrip" is volgens mij niet mogelijk

.

ZwerfEnVerwonder

Ik kan mijn vorige bericht niet wijzigen. Jammer, want dan ik een foutje niet herstellen

. Gek genoeg kan ik dit bericht WEL wijzigen...... Ikke nie snappe.

De formule moeten zijn

\(\overrightarrow{J}_{i} = L_{i} \cdot \nabla X_{i}\)

(dus zonder vectorpijl boven de

\(X\)

).

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Volumevergroting

Volumevergroting

Re: Volumevergroting

Re: Volumevergroting

Re: Volumevergroting

Re: Volumevergroting

Re: Volumevergroting

Re: Volumevergroting

Re: Volumevergroting

Re: Volumevergroting

Re: Volumevergroting

Re: Volumevergroting

Re: Volumevergroting

Re: Volumevergroting