3B Scientific Air Cushion Plate - Handbuch (Seite 18)

Physikalische Experimente auf dem Luftkissentisch
18
Deutung:
Dringt ein fremdes Gasmolekül in ein Gas ein,
so kann es seinen Bewegungszustand nicht auf-
rechterhalten. Durch die Wechselwirkung mit den
übrigen Gasmolekülen bewegt es sich nach kurzer
Zeit in der gleichen Weise wie diese.
2.1.7 Geschwindigkeit der Moleküle in
einem Gasgemisch
Geräte:
Luftkissentisch mit Gebläse
Tageslichtprojektor
magnetische Barriere, lang
2 Stück
magnetische Barriere, kurz 2 Stück
Schwebekörper, rot 12 Stück
Schwebekörper, orange 2 Stück
Modellierung
Realobjekt Modell
Gefäß, in dem sich Experimentierfläche
das Gas befindet des Luftkissentisches
Wände des Gefäßes magnetische Barrieren
Gasmoleküle rote Schwebekörper
kleiner Masse
Gasmoleküle
orange Schwebekörper
großer Masse
Durchführung:
Der Luftkissentisch wird horizontal ausgerichtet und
mit magnetischen Barrieren versehen. Die Schwebe-
körper bringt man an eine beliebige Stelle auf die
Experimentierfläche, so dass der gegenseitige Ab-
stand nicht viel mehr als l cm beträgt. Die Leistung
des Gebläses wird so weit erhöht, bis alle Schwebe-
körper sicher abheben. Man beobachtet die Bewe-
gungen beider Arten von Schwebekörpern bezüg-
lich der Geschwindigkeiten.
Ergebnis:
Die mittlere Geschwindigkeit der orange
Schwebekörper ist wesentlich geringer als die
mittlere Geschwindigkeit der roten.
Deutung:
In einem Gemisch von zwei Gasen, deren Moleküle
unterschiedliche Massen besitzen, haben die Mo-
leküle unterschiedliche mittlere Geschwindigkeiten.
Die Moleküle mit der geringeren Masse bewegen
sich wesentlich schneller als jene mit der größeren
Masse. Da die Temperatur des Gasgemisches der
mittleren kinetischen Energie aller Moleküle ent-
spricht, muß die mittlere kinetische Energie der
Moleküle mit der kleineren Masse
E m v
k k k
=
− 1
2 2 gleich
der mittleren kinetischen Energie der Moleküle gro-
ßer Masse
E m v
g g g
=
− 1
2 2 sein. Daraus folgt, daß in ei-
nem Gasgemisch bei gegebener Temperatur Mole-
küle unterschiedlicher Masse verschiedene mittle-
re Geschwindigkeiten haben.