Verliert ein Gas in einem Behälter kinetische Energie?

Wenn sich ein Gas in einem Behälter befindet, prallt es häufig gegen die Behälterwand und übt Druck aus. Allerdings sollte bei einem Stoß kinetische Energie vom Gasmolekül auf die Behälterwand übertragen werden. Bedeutet das, dass ein in einem Behälter isoliertes Gas beim Stehen kinetische Energie verliert und seine Temperatur allmählich abnimmt?

Einige der folgenden Antworten behandeln echte Behälter, und mindestens eine erörtert die Vorstellung von PHYS 101 (und CHEM 101) eines idealen Gases, bei dem der Behälter einige im Grunde magische Eigenschaften hat, um die Analyse zu vereinfachen. Sie scheinen an Ersterem interessiert zu sein, aber der Grad an Situationsdetails, den Sie bereitstellen, ist für Letzteres geeignet. Welche Eigenschaften soll der Container haben?

Antworten (3)

Die Temperatur des Gases erreicht schließlich ein Gleichgewicht mit den Wänden des Behälters, und da ein perfekter Isolator nicht möglich ist, werden das Gas, die Wände und die äußere Umgebung bei ausreichender Zeit die gleiche Temperatur haben.

Ja, die Temperatur des Gases würde ziemlich schnell abnehmen, da die Moleküle im Behälter noch vorhanden sind, was eine Nulltemperatur für den Behälter impliziert. Wenn die Temperatur des Behälters jedoch nicht Null ist, kommt es manchmal vor, dass Gasmoleküle stattdessen Energie gewinnen, weil sich das Molekül, mit dem es kollidiert, schnell genug in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Es stellt sich heraus, dass bei gleichen Temperaturen die durchschnittliche Wärme, die dem Gas pro Zeit zugeführt wird, gleich der Wärme ist, die es bei dem hier erwähnten Prozess verliert.

Wenn Sie davon ausgehen, dass das Gas ideal ist, dann erhält jeder Stoß eines Gasmoleküls mit der Wand die kinetische Energie. Daher bleibt die Temperatur gleich.

Wenn Sie sagen "erhält die kinetische Energie", meinen Sie (1) die KE des Moleküls ändert sich nicht oder (2) die Δ K E des Moleküls ist das Negativ der Δ K E der Moleküle in der Wand? Und was hat ein ideales Gas damit zu tun?
Ich könnte mich irren, aber ich scheine mich zu erinnern, dass die idealen Gasannahmen sind: 1) Moleküle unterliegen elastischen Kollisionen mit sich selbst 2) Molekülen unterliegen elastischen Kollisionen mit der Wand. Also um auf deine Frage zu antworten, die K E des Moleküls ändert sich nicht.
Elastischer Stoß bedeutet einfach, dass der Gesamt-KE des kollidierenden Systems unverändert bleibt. Der KE des Atoms/Moleküls in der Wand, das an der Kollision beteiligt ist, kann sich zusammen mit dem KE des Gasmoleküls ändern. Stellen Sie sich zwei Objekte gleicher Masse vor, von denen sich eines frei bewegt, das andere ruht. Sie haben einen flüchtigen, aber elastischen Stoß. Der KE von jedem ändert sich, aber die Summe von KE nicht.
Ich stimme mit Ihnen ein. Betrachten wir in diesem Fall einen elastischen Stoß eines Moleküls mit der Wand. Vor der Kollision hat das Molekül K E = 1 2 M v 2 . Die Wand hat K E = 0 . Nach der Kollision die total K E sollte unverändert bleiben. Da ist die Wand noch in Ruhe und hat K E = 0 dies impliziert, dass die K E des Moleküls ist immer noch gleich. Natürlich erhalten in der realen Welt auch Moleküle in der Wand etwas Energie. In der Tat ist ideales Gas nur ein (nützliches) Modell.
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