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Reales Gas


Physik


Basiswissen


Real heißt: was wirklich in der Realität auch vorkommt: reale Gasteilchen wirken immer mit mehr oder minder starken anziehenden und abstoßenden Fernkräften aufeinander. Fernkraft heißt, dass die Kraft auch ohne direkte Berührung der Teilchen schon wirkt, also über eine gewisse Entfernung hinweg. Das hat weitreichende Folgen für die Modellierung.

Definition


Ein reales Gas im Sinne einer Modellvorstellung besteht, wie auch ein ideals Gas, aus Gasteilchen. Diese Teilchen bewegen sich in mehr oder minder großem Abstand (größer als bei Flüssigkeiten und Feststoffen) zueinander. Wie bei einem idealen Gas, tauschen sie dabei Energie und Impuls über physikalische Stöße aus. Vernachlässigt man bei einem idealen Gas aber alle anziehenden und abstoßenden Kräfte zwischen den Teilchen, so werden diese bei eine realen Gas berücksichtigt. Daraus ergeben sie eine Reihe von Effekten, die ideale Gase nicht zeigen würden.

Komprimierung


Komprimierung heißt Zusammendrückung, also eine Verringerung des Volumens. Ein reales Gas wird bei einer Komprimierung nicht deutlich wärmer, ein reales Gas hingegen schon. Siehe auch Kontraktionswärme ↗

Übergänge


Je höher der Druck und je niedriger die Temperatur eines Gases sind, desto mehr zeigt es ein reales Verhalten: die Teilchen sind im Mittel dichter beieinander und die anziehenden und abstoßenden Kräfte spielen dadurch eine immer größere Rolle. Der Teilbereich der Physik, der Gase so modelliert ist die kinetische Gastheorie ↗

Verlust der Elastizität


Für ein ideales Gas nimmt man an, dass die Gasteilchen bei einem Zusammenstoß ihre innere Struktur nicht verändern. Ein Stoß erfolgt immer als ein vollkommen elastischer Stoß: die Summe der kinetischen Energien sind vor und nach dem Stoß immer gleich groß. Das gilt für reale Gase nicht mehr zwingend. So kann die kinetische Energie bei ausreichend großen Werten auch Elektronen innerhalb der beteiligten Atome auf höhere Energiezustände heben. Damit geht ein Teil der kinetischen Energie als solche verloren und es ändert sich die innere Struktur der Atome und damit ist das betrachtete Gas auch kein ideales Gas mehr[1]. Siehe als Beispiel dafür den Franck-Hertz-Versuch ↗

Fußnoten