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Maxwell-Boltzmann-Verteilung einfach erklärt & Phasendiagramm Wasser Besonderheiten

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21.2.2021

Chemie

Maxwell-Boltzmann-Verteilung und Phasendiagramm

Maxwell-Boltzmann-Verteilung einfach erklärt & Phasendiagramm Wasser Besonderheiten

Die Maxwell-Boltzmann-Verteilung und Phasendiagramme erklären wichtige physikalische Konzepte. Die Maxwell-Boltzmann-Verteilung beschreibt die Geschwindigkeitsverteilung von Gasteilchen und erklärt Phänomene wie das Trocknen von Wäsche bei niedrigen Temperaturen. Phasendiagramme zeigen Aggregatzustände in Abhängigkeit von Druck und Temperatur, einschließlich wichtiger Punkte wie dem Tripelpunkt. Am Beispiel von Schlittschuhlaufen wird die praktische Anwendung eines Phasendiagramms demonstriert.

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21.2.2021

700

Maxwell-Boltzmann-Verteilung
1. Beschreibt die Geschwindigkeitsverteilung der Teilchen in einem idealen Gas.
a. Darstellung in einem Diagram

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Phasendiagramme und ihre Interpretation

Phasendiagramme sind wichtige Werkzeuge in der Thermodynamik, die die verschiedenen Aggregatzustände eines Stoffes in Abhängigkeit von Druck und Temperatur darstellen.

Definition: Ein Phasendiagramm zeigt die Aggregatzustände eines Stoffes in Abhängigkeit von Variablen wie Druck und Temperatur.

In einem typischen Phasendiagramm werden der Druck auf der Y-Achse und die Temperatur auf der X-Achse aufgetragen. Die Linien im Diagramm repräsentieren die Übergänge zwischen den verschiedenen Phasen:

  • Sublimationskurve: zwischen fest und gasförmig
  • Schmelzkurve: zwischen fest und flüssig
  • Siedekurve: zwischen flüssig und gasförmig

Vocabulary:

  • Tripelpunkt: Der Punkt, an dem alle drei Aggregatzustände gleichzeitig existieren.
  • Kritischer Punkt: Das Ende der Siedekurve, wo nicht mehr zwischen flüssig und gasförmig unterschieden werden kann.

Das Phasendiagramm von CO2 wird als Beispiel gezeigt, mit seinem charakteristischen Tripelpunkt bei -56,6°C und 5,19 bar sowie dem kritischen Punkt bei 31,0°C und 73,8 bar.

Highlight: Entlang der Phasenübergangslinien existieren beide angrenzenden Phasen gleichberechtigt, was als Phasen-Koexistenz bezeichnet wird.

Maxwell-Boltzmann-Verteilung
1. Beschreibt die Geschwindigkeitsverteilung der Teilchen in einem idealen Gas.
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Anwendung von Phasendiagrammen: Schlittschuhlaufen auf Eis

Das Phasendiagramm von Wasser wird genutzt, um ein alltägliches Phänomen zu erklären: Warum man auf Eis Schlittschuh laufen kann.

Die entscheidende Information liegt in der Übergangslinie zwischen Wasser und Eis. Bei steigendem Druck verschiebt sich der Schmelzpunkt von Eis zu niedrigeren Temperaturen.

Beispiel: Beim Schlittschuhlaufen übt das Körpergewicht über die schmalen Kufen einen hohen Druck auf das Eis aus. Dieser Druck kann mehrere Bar betragen, was ausreicht, um einen dünnen Wasserfilm zu erzeugen, auf dem man gleiten kann.

Highlight: Dieser Effekt funktioniert auch bei Temperaturen weit unter 0°C, wie man am Phasendiagramm des Wassers erkennen kann.

Ein interessanter Zusatzfaktor ist die Bewegung selbst. Da Bewegung Energie bedeutet und Energie mit Masse gleichgesetzt werden kann, erhöht sich der Druck zusätzlich bei schnellerer Bewegung.

Vocabulary:

  • Normaldruck: 101.325 Pa oder 1,01325 bar
  • Bar: Eine Druckeinheit, wobei 1 kg pro Quadratzentimeter etwa 1 bar Druck entspricht

Diese Anwendung des Phasendiagramms zeigt eindrucksvoll, wie theoretische physikalische Konzepte alltägliche Phänomene erklären können.

Nichts passendes dabei? Erkunde andere Fachbereiche.

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21. Feb. 2021

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Die Maxwell-Boltzmann-Verteilung und Phasendiagramme erklären wichtige physikalische Konzepte. Die Maxwell-Boltzmann-Verteilungbeschreibt die Geschwindigkeitsverteilung von Gasteilchen und erklärt Phänomene wie das Trocknen von Wäsche bei niedrigen Temperaturen. Phasendiagramme zeigen Aggregatzustände in Abhängigkeit von Druck und Temperatur, einschließlich wichtiger Punkte wie dem

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Phasendiagramme und ihre Interpretation

Phasendiagramme sind wichtige Werkzeuge in der Thermodynamik, die die verschiedenen Aggregatzustände eines Stoffes in Abhängigkeit von Druck und Temperatur darstellen.

Definition: Ein Phasendiagramm zeigt die Aggregatzustände eines Stoffes in Abhängigkeit von Variablen wie Druck und Temperatur.

In einem typischen Phasendiagramm werden der Druck auf der Y-Achse und die Temperatur auf der X-Achse aufgetragen. Die Linien im Diagramm repräsentieren die Übergänge zwischen den verschiedenen Phasen:

  • Sublimationskurve: zwischen fest und gasförmig
  • Schmelzkurve: zwischen fest und flüssig
  • Siedekurve: zwischen flüssig und gasförmig

Vocabulary:

  • Tripelpunkt: Der Punkt, an dem alle drei Aggregatzustände gleichzeitig existieren.
  • Kritischer Punkt: Das Ende der Siedekurve, wo nicht mehr zwischen flüssig und gasförmig unterschieden werden kann.

Das Phasendiagramm von CO2 wird als Beispiel gezeigt, mit seinem charakteristischen Tripelpunkt bei -56,6°C und 5,19 bar sowie dem kritischen Punkt bei 31,0°C und 73,8 bar.

Highlight: Entlang der Phasenübergangslinien existieren beide angrenzenden Phasen gleichberechtigt, was als Phasen-Koexistenz bezeichnet wird.

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Anwendung von Phasendiagrammen: Schlittschuhlaufen auf Eis

Das Phasendiagramm von Wasser wird genutzt, um ein alltägliches Phänomen zu erklären: Warum man auf Eis Schlittschuh laufen kann.

Die entscheidende Information liegt in der Übergangslinie zwischen Wasser und Eis. Bei steigendem Druck verschiebt sich der Schmelzpunkt von Eis zu niedrigeren Temperaturen.

Beispiel: Beim Schlittschuhlaufen übt das Körpergewicht über die schmalen Kufen einen hohen Druck auf das Eis aus. Dieser Druck kann mehrere Bar betragen, was ausreicht, um einen dünnen Wasserfilm zu erzeugen, auf dem man gleiten kann.

Highlight: Dieser Effekt funktioniert auch bei Temperaturen weit unter 0°C, wie man am Phasendiagramm des Wassers erkennen kann.

Ein interessanter Zusatzfaktor ist die Bewegung selbst. Da Bewegung Energie bedeutet und Energie mit Masse gleichgesetzt werden kann, erhöht sich der Druck zusätzlich bei schnellerer Bewegung.

Vocabulary:

  • Normaldruck: 101.325 Pa oder 1,01325 bar
  • Bar: Eine Druckeinheit, wobei 1 kg pro Quadratzentimeter etwa 1 bar Druck entspricht

Diese Anwendung des Phasendiagramms zeigt eindrucksvoll, wie theoretische physikalische Konzepte alltägliche Phänomene erklären können.

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Maxwell-Boltzmann-Verteilung und ihre Anwendungen

Die Maxwell-Boltzmann-Verteilung ist ein fundamentales Konzept in der Thermodynamik, das die Geschwindigkeitsverteilung von Teilchen in einem idealen Gas beschreibt. Diese Verteilung wird in einem Diagramm dargestellt, das die relative Häufigkeitsdichte der Teilchengeschwindigkeiten zeigt.

Definition: Die Maxwell-Boltzmann-Verteilung ist eine Wahrscheinlichkeitsdichte, die angibt, wie wahrscheinlich es ist, dass ein Teilchen eine bestimmte Geschwindigkeit hat.

Die Verteilung hat praktische Anwendungen, wie zum Beispiel die Erklärung, warum Wäsche bei 20°C trocknet, obwohl Wasser erst bei 100°C siedet.

Beispiel: Bei der Maxwell-Boltzmann-Verteilung gibt es auch bei niedrigen Temperaturen einige Teilchen mit ausreichend hoher Geschwindigkeit, um zu verdampfen. Dies erklärt, wie schnell Wäsche bei 25 Grad trocknen kann.

Charakteristisch für die Verteilung ist, dass es mehr Teilchen mit Geschwindigkeiten über dem Durchschnitt gibt als darunter. Die Kurve wird breiter und flacher bei höheren Temperaturen, was eine breitere Verteilung der Geschwindigkeiten anzeigt.

Highlight: Die Maxwell-Boltzmann-Verteilung zeigt, dass die mittlere Wahrscheinlichkeit größer ist als die wahrscheinlichste Geschwindigkeit der Teilchen.

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

Android user

Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

iOS user

Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

iOS user

Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

Android user

Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

iOS user

Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

Android user

Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

Android user

Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

Android user

Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

iOS user

Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

Android user

Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

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Sudenaz Ocak

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Greenlight Bonnie

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Julia S

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Marcus B

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Sarah L

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