Applet zur Veranschaulichung der schnellen adiabatischen Kompression

Dieses Applet dient der Veranschaulichung der schnellen adiabatischen Kompression / Expansion des idealen Gases. Die Erhöhung der Gastemperatur wird hier besonders gut sichtbar.

Sichtbar wird auch, dass sich die Temperatur beim "Herausziehen" des Kolbens nicht in dem Maße verringert, wie sie sich beim "Hineindrücken" erhöht. Dies steht im Widerspruch zur Theorie der adiabatischen Prozesse und hat tatsächlich auch zur Folge, dass T V^(k-1) nicht konstant ist. Der Grund für diese Diskrepanz ist darin zu sehen, dass bei der schnellen Kompression bzw. Expansion die Annahme der quasistatischen Zustandsänderungen nicht erfüllt ist, welche besagt, dass sich das System zu jedem Zeitpunkt einer Zustandsänderung im Gleichgewicht befindet. In der vorliegenden Demo liegt die Geschwindigkeit der Wand jedoch in der Größenordnung der Geschwindigkeit der Teilchen, weshalb diesen nicht genügend Zeit bleibt, sich an die geänderte Position der Wand derart anzupassen, dass sie sich im thermodynamischen Gleichgewicht befänden. Konkret heisst dies: Wird der Kolben hereingedrückt, so werden die Teilchen lokal, d. h. in der Nähe der Wand, verdichtet; die Druckverteilung im Gasbehälter ist nicht homogen. Wird der Kolben hingegen herausgezogen, so nimmt die Teilchenzahldichte und damit der lokale Druck in der Nähe der Wand ab. Der Druck auf die Wand ist somit beim Hineindrücken größer als beim Herausziehen, folglich ist die beim Hineindrücken am Gas verrichtete Arbeit größer als die vom Gas beim Herausziehen geleistete: das Gas heizt sich auf.

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