Wissenstest, Kinetische Theorie der Wärme

In der kinetischen Theorie der Wärme erfolgt die Beschreibung des Verhaltens von Gasen mit solchen Größen wie Teilchenzahl, mittlere Geschwindigkeit und mittlere kinetische Energie. Diese Teilchengrößen sind unmittelbar mit makroskopisch messbaren Größen wie dem Druck und der Temperatur verbunden. Der Test zeigt Ihnen, ob sie Grundaussagen und Zusammenhänge dieses Gegenstandsbereichs der Physik verstanden haben.

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema "Physik - Kinetische Theorie der Wärmer".

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Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Wissenstest, Kinetische Theorie der Wärme." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik-abitur/artikel/wissenstest-kinetische-theorie-der-waerme (Abgerufen: 04. July 2025, 13:09 UTC)

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Die kinetisch-statistische Betrachtungsweise

In der Thermodynamik oder Wärmelehre ist es üblich, zur Beschreibung der Zustände oder Vorgänge in einem thermodynamischen System unterschiedliche Betrachtungsweisen anzuwenden. Neben der phänomenologischen Betrachtungsweise wird die kinetisch-statistische Betrachtungsweise genutzt. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Beschreibung von Sachverhalten und Vorgängen Teilchengrößen genutzt werden und die Beschreibung mit statistischen (stochatischen) Gesetzen erfolgt, die sichere Voraussagen über die Gesamtheit der Teilchen eines Systems ermöglichen, nicht aber über das Verhalten des einzelnen Teilchens.

Molekularbewegung und Gasdruck

Befindet sich ein Gas in einem abgeschlossenen Behälter, so übt es auf die Wände einen Druck aus. Aus kinetisch-statistischer Sicht kann man diesen Gasdruck als elastische Stöße einer Vielzahl von Teilchen deuten. Er ist umso größer, je größer die Teilchenanzahl in dem betreffenden Volumen und die mittlere Geschwindigkeit der Teilchen ist. Aus der Grundgleichung der kinetischen Gastheorie folgt:

$p = \frac{2}{3} \cdot \frac{N}{V} \cdot {\bar{E}}_{kin} = \frac{1}{3} \cdot \frac{N}{V} \cdot m \cdot \bar{v^{2}}$

Temperatur und Teilchenbewegung

Alle Stoffe bestehen aus Teilchen (Atomen, Molekülen), die sich unterschiedlich schnell bewegen. Die Heftigkeit der Teilchenbewegung hängt vom Aggregatzustand und von der Temperatur ab. Dabei gilt:
Je höher die Temperatur eines Körpers ist, desto heftiger bewegen sich die Teilchen des Stoffes, aus dem der Körper besteht. Die quantitativen Zusammenhänge erhält man durch die Verknüpfung der Grundgleichung der kinetischen Gastheorie mit der Zustandsgleichung des idealen Gases. Zwischen der Temperatur des idealen Gases und seiner kinetischen Energie bzw. Geschwindigkeit bestehen folgende Zusammenhänge:

${\bar{E}}_{k i n} = \frac{3}{2} k \cdot T oder \frac{1}{2} m \cdot \bar{v^{2}} = \frac{3}{2} k \cdot T$

Anzahl und Abmessungen von Atomen

Feste, flüssige und gasförmige Stoffe bestehen aus Atomen bzw. Molekülen. Deren Existenz war lange umstritten und konnte erst sicher am Anfang des 20. Jahrhunderts nachgewiesen werden. Die Anzahl von Atomen je Mol beträgt $6,022 \cdot 10^{23}$ (AVOGADRO-Konstante). Damit sind in einem Gramm eines Stoffes ca. $10^{22}$ Atome enthalten. Die Masse von Atomen liegt zwischen $10^{- 27} {kg und 10}^{-24} kg$ , der Radius von Atomen in der Größenordnung von $10^{- 10} m$ und der Kernradius bei $10^{15} m .$ Aus ihm ergibt sich die Dichte der Kernmaterie, die für alle Atomkerne annähernd gleich groß ist und einen Wert von $1,8 \cdot 10^{17} \frac{kg}{m^{3}} = 1,8 \cdot 10^{14} \frac{g}{{cm}^{3}}$ hat. Die Abmessungen von Atomen können in unterschiedlicher Weise bestimmt werden. Im Beitrag sind Möglichkeiten dafür angegeben.

Ludwig Boltzmann

* 20.02.1844 Wien
† 05.09.1906 Duino bei Triest (Italien)

Er war ein österreichischer Physiker, der zu den Begründern der klassischen statistischen Physik zählt. Insbesondere beschäftigte er sich mit der Geschwindigkeits- und Energieverteilung von Molekülen sowie mit der statistischen Deutung physikalischer Zusammenhänge, insbesondere des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik. Darüber hinaus war er einer der Hauptvertreter der Atomistik. Seinen Namen tragen heute z.B. die sogenannte BOLTZMANN-Konstante k, das Strahlungsgesetz von STEFAN und BOLTZMANN oder die MAXWELL-BOLTZMANN-Verteilung bei Gasmolekülen.

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