Bei freier Ausdehnung W = 0, auch wenn sich das Volumen ändert und wenn q = 0, dann ändern sich Temperatur und innere Energie nicht. Aber was ist mit Druck? Ich werde einige Argumente präsentieren, bitte sagen Sie mir, welches (falls vorhanden) richtig ist, und geben Sie auch Ihre eigenen Argumente an.
Stellen Sie sich ein ideales Gas in einem adiabatischen Behälter vor, der durch eine bewegliche Trennwand von der Vakuumseite getrennt ist. Nachfolgend die Argumente:
Der Druck eines Gases ist seine Impulsübertragung auf eine Wand/Grenze, und Impuls ist Masse mal Geschwindigkeit. Aber die RMS-Geschwindigkeit eines idealen Gases ist eine Funktion seiner Temperatur, und da sich die Temperatur bei freier Ausdehnung nicht ändert, sollte die Geschwindigkeit gleich bleiben, und daher bleibt auch der Druck gleich.
Da Temperatur und Stoffmenge konstant bleiben, sollte also nach dem Gesetz von Boyle der Druck abnehmen.
Da das Volumen zunimmt, nimmt auch die Entfernung zu, die ein Molekül zurücklegt, um die Seitenwand zu treffen, wodurch die Geschwindigkeit verringert wird und somit der Druck verringert wird. Aber hier könnte das Gegenargument sein, dass die Anzahl der Kollisionen zwischen Molekülen mit zunehmendem Volumen ebenfalls abnimmt, was den Effekt des erhöhten Volumens auf die Geschwindigkeit neutralisieren kann.
Der Druck bleibt nicht gleich, weil die Anzahl der Stöße pro Flächeneinheit mit zunehmendem Volumen abnimmt. Die Geschwindigkeitsverteilung der Moleküle ändert sich nicht, weil sich die Temperatur nicht ändert.
2 ist richtig, ebenso etwas wie der erste Teil von 3. Temperatur und Gasmenge sind konstant geblieben und das Volumen hat zugenommen, also sagt das ideale Gasgesetz, dass der Druck abgenommen haben muss. Für ein mikroskopisches Bild davon, warum dies passiert ist, ist das einfachste Argument, dass die Dichte des Gases gesunken ist, also ist auch die Kollisionsrate mit einem bestimmten Teil der Wand gesunken.
Das Problem mit Argument 1 ist, dass es nicht die Stoßrate berücksichtigt, sondern nur die mittlere Impulsübertragung bei jedem Stoß.
Mohammed Nayef
Durch Symmetrie