Dünne Gase aus molekularkinetischer Sicht

Alle gasigen und gelösten Stoffe zeigen in verdünntem Zustand bemerkenswerte Gemeinsamkeiten. Mit einigen Zügen dieses Verhaltens wollen wir uns in diesem Kapitel beschäftigen. Als Musterbeispiel für die besonderen Eigenschaften

dünner Stoffe

gilt das Verhalten von Gasen. Je dünner ein Gas ist, desto deutlicher treten diese Eigenschaften hervor, die im Grenzfall hoher Verdünnung den Charakter strenger Gesetze annehmen. Das wichtigste von diesen Gesetzen ist das sogenannte

allgemeine Gasgesetz

oder kurz

Gasgesetz

, das auf prägnante Weise eine Reihe wichtiger Eigenschaften in einer einfachen Formel zusammenfasst. Während man z. B. bei festen Stoffen feststellt, dass das Volumen einer abgegrenzten Stoffmenge beim Erwärmen oder Zusammendrücken sich je nach Art des Stoffes einmal mehr und einmal weniger ändert, verhalten sich sämtliche dünnen Gase hier gleich. Die relativen Abweichungen des nach dem allgemeinen Gasgesetz berechneten Volumens vom tatsächlichen Wert liegen bereits unter Zimmerbedingungen für die verschiedensten Gase in der Größenordnung von nur 1 % und streben mit sinkendem Druck

p

proportional zu

p

gegen null. Bei Zimmerluft liegen die Abweichungen sogar nur im Promillebereich, so dass die Luft als bequemes Modell für ein dünnes Gas gelten kann.