Gasdruck
Gase üben Druck aus, weil ihre Moleküle sich zufällig bewegen und auf die Wände des Behälters stoßen. Mehr Stöße oder stärkere Stöße = höherer Druck.
Faktoren, die den Gasdruck erhöhen:
| Faktor | Auswirkung |
|---|---|
| Höhere Temperatur | Schnellere Moleküle → mehr Stöße |
| Weniger Volumen (Komprimierung) | Häufigere Stöße |
| Mehr Moleküle | Mehr Stöße |
Das Boylesche Gesetz
Bei konstanter Temperatur gilt:
Boylesches Gesetz
Das Produkt aus Druck und Volumen bleibt bei konstanter Temperatur konstant. Einheit des Drucks: Pascal (Pa).
Das Boylesche Gesetz gilt nur bei konstanter Temperatur (isotherme Zustandsänderung).
Ein Gas hat einen Druck von 100 kPa bei 4 L. Das Volumen wird auf 2 L komprimiert. Bestimme den neuen Druck.
Praxisbezug: Reifendruck im Winter
Ein Autoreifen wird im Sommer bei 30 °C auf 220 kPa aufgepumpt. An einem kalten Wintermorgen bei −10 °C werden die Gasteilchen langsamer und stoßen seltener gegen die Reifenwände — der Druck sinkt. Autofahrer werden darauf hingewiesen, den Reifendruck bei Kälte zu prüfen, da unteraufgepumpte Reifen Kraftstoffverbrauch und Fahrsicherheit beeinträchtigen.
Praxisbezug: Aerosol-Sprühdosen
Eine Sprühdose (z. B. Deo oder Farbe) enthält Gas unter hohem Druck — meist das 3- bis 8-Fache des Atmosphärendrucks. Wenn du das Ventil drückst, entweicht das Gas und sein Volumen vergrößert sich schlagartig. Nach dem Boyleschen Gesetz (P₁V₁ = P₂V₂) sinkt der Druck mit steigendem Volumen, was den flüssigen Inhalt als feinen Sprühstrahl herausdrückt. Deshalb müssen Dosen niemals ins Feuer geworfen werden.
Praxisbezug: Fahrradpumpe
Du drückst den Griff einer Fahrradpumpe nach unten und komprimierst die Luft darin. Wenn sich das Zylindervolumen von 0,6 L auf 0,3 L halbiert (bei gleicher Temperatur):
Der Druck verdoppelt sich und drückt Luft in den Reifen, bis der Reifendruck dem Pumpendruck entspricht.
Übungsaufgaben
Ein Gas hat bei 3 L einen Druck von 200 kPa. Das Volumen wird auf 6 L erhöht. Wie hoch ist der neue Druck (bei konstanter Temperatur)?
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Warum steigt bei einem Fahrradpumpe der Druck, wenn man den Griff nach unten drückt?
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Ein Gas hat bei 100 kPa ein Volumen von 8 L. Berechne das Volumen, wenn der Druck auf 400 kPa erhöht wird (Temperatur konstant).