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Gay-Lussac-Versuch

Thermodynamik und statistische Physik, Überströmversuch, experimentelle Bestimmung der Volumenabhängigkeit der inneren Energie U eines Gases.

Das aus den Gefässen I und II bestehende System sei vollständig wärmeisoliert. Zu Beginn des Versuches befindet sich Gas mit der Temperatur T nur im Gefäss I, das Gefäss II möge vorher vollständig evakuiert sein. Sodann lässt man das Gas aus dem Gefäss I in das Gefäss II strömen und misst die Temperatur in beiden Gefässen. Für Gase, die sich in guter Näherung ideal verhalten, z.B. Helium, wurde mit hoher Genauigkeit festgestellt, dass keine Temperaturänderung auftritt.

Der erste Hauptsatz der Thermodynamik reduziert sich auf , da beim Überströmen ins Vakuum keine Arbeit geleistet wird und das Gesamtsystem wärmeisoliert ist. Fasst man die innere Energie als Funktion von T und Volumen V auf, so folgt aus dem Versuch  mit unveränderter Temperatur T, d.h. die innere Energie eines idealen Gases ist vom Volumen unabhängig. Bei realen Gasen hingegen hängt die innere Energie im allgemeinen vom Volumen ab (Joule-Thomson-Effekt).

 

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