Gase

• Unterschiedliche Eigenschaften von Gasen, Flüssigkeiten und Festkörpern

Eine Gasmenge hat fünf verschiedene messbare Eigenschaften:

Stoffmenge [math]n [/math] (Mol);

Entropie [math]S [/math] (Carnot) und Temperatur [math]T[/math] (Kelvin);

Volumen [math]V[/math] (m^3) und Druck [math]p[/math] (Pascal).

Diese fünf Eigenschaften kann man nicht beliebig festlegen, sie hängen voneinander ab. Als Beispiel kann man eine gewisse Stoffmenge an Luft in einem Kolbenprober betrachten:

Man möchte gerne ein Volumen von 0,5l haben. Das erreicht man durch Herausziehen des Kolbens.

Durch Erhitzen kann man die gewünschte Entropiemenge (Wärmemenge) der Luft einstellen.

Dabei stellt sich "automatisch" der entsprechende Druck und die passende Temperatur ein.

Ebenso könnte man durch das Einstellen des Kolbens und durch Erhitzen oder Abkühlen einen gewünschten Druck und eine gewünschte Temperatur einstellen. Daraus ergibt sich dann das Volumen und die Entropiemenge des Gases.

Auch durch Änderung der Luftmenge läßt sich ein gewünschter Druck oder Entropiemenge einstellen.

Insgesamt ergibt sich:

Bei einem Gas sind drei der beschreibeden Größen frei wählbar. Die restlichen zwei liegen dann fest.

Häufig betrachtet man eine feste Gasmenge, für die gilt dann:

Alle Eigenschaften einer bestimmten Menge Gas sind durch die Angaben von nur zwei Größen festgelegt.

Umgekehrt heisst das, dass für eine feste Menge Gas jede Größe durch die Angabe von nur zwei anderen Größen feststeht. Man kann daher jede Größe in Abhängigkeit von zwei Variablen beschreiben. Ertsmal sortiert nach den Variablen:

[math]T(S,p)[/math]	[math]T(S,V)[/math]	[math]T(p,V)[/math]	[math]S(T,p)[/math]	[math]S(T,V)[/math]	[math]p(T,S)[/math]
[math]V(S,p)[/math]	[math]p(S,V)[/math]	[math]S(p,V)[/math]	[math]V(T,p)[/math]	[math]p(T,V)[/math]	[math]V(T,S)[/math]

Oder sortiert nach der Größe, die in der Gleichung nicht vorkommt:

[math]T(p,V)[/math]	[math]V(T,p)[/math]	[math]p(T,V)[/math]
[math]T(S,p)[/math]	[math]S(T,p)[/math]	[math]p(T,S)[/math]
[math]T(S,V)[/math]	[math]S(T,V)[/math]	[math]V(T,S)[/math]
[math]V(S,p)[/math]	[math]p(S,V)[/math]	[math]S(p,V)[/math]