Kraft im Gas ist tautologisch aufzufassen ...

CrisisMaven , Montag, 17.11.2014, 21:49 (vor 4063 Tagen) @ Ashitaka

Kann ein Gasmolekül in einem Vakuum arbeiten (Kraft x Strecke)? Kann ein Teilchen arbeiten, wenn in seine Wegrichtung keine Kraft wirken kann, eben weil das Teilchen gegen keinen Körper wirken kann?

Das ist einerseits einfach, andererseits verwirrend, wenn man -wieder mal- nicht das Gesamtsystem betrachtet.

Die Gasbewegung ist eine reine Funktion des "Waerme"-Gehaltes des Gases. Das Gas wiederum setzt sich aus Molekuelen zusammen (in der Regel Doppelatome, siehe H2, O2, N2 usw., bei Edelgasen einzelnen Atome, He, Ar etc.).

Diese einzelnen Molekuele oder abstrakter "Teilchen" haben eine Eigengeschwindigkeit, die sie von der Waermestrahlung, die einst auf sie einwirkte, bis sie zu dieser "Temperatur" bzw. diesem (kinetischen) Energie-Gehalt kamen, herruehrt.

Nun werden sie sich "auf alle Zeiten" hin- und herbewegen, wenn sie ... in einem Gefaess eingeschlossen sind. Dabei stossen sie mit den anderen im gleichen Volumen eingeschlossenen Teilchen zusammen und mit den Wandungen des Gefaesses. Wenn sie mit einem anderen Teilchen zusammenstossen, uebertragen sie diesem einen Teil ihrer kinetischen Energie und empfangen einen Teil der kinetischen Energie des "Stoss-Partners" (no pun intended).

Der jeweilige empfangene Betrag an Energie wie der abgegebene haengen direkt von drei Groessen ab:

a) der Masse des Molekuels/Teilchens

b) dessen Geschwindigkeit

c) dem Winkel, in dem sie aufeinandertreffen.

Stossen sie in direkter Linie aufeinander oder, wie beim Auffahrunfall, eines, weil schneller "von hinten" auf ein anderes, bis dahin langsameres, so braucht man dazu nicht mal die Vektorrechnung bemuehen. In allen anderen Faellen muss man vektoriell rechnen, um die ausgetauschten bzw. erhaltenen Impulse und dadurch entstehenden neuen Geschwindigkeiten (und Richtungen!) zu errechnen.

Gewoehnlich ist man gewohnt, dass eine Bewegung sich irgendwann totlaeuft, wegen der Reibung, die Bewegungs- in Waermeenergie umwandelt. Ein "makroskopischer" Gegenstand wird daher irgendwann mal relativ zu seiner unmittelbaren Umgebung zur Ruhe kommen, wenn ihm keine neue Bewegungsenergie zugefuehrt wird, und die frueher enthaltene Bewegung ist nun Waerme - Entropiegesetz.

Das ist aber im Gas gerade nicht der Fall, denn die Waerme, die wir "messen" ist genau dasselbe wie eben die Durchschnittsgeschwindigkeit aller in der Messzome sich befindenden (Gas-) Molekuele. Sie sind ja gerade das "Mass der Dinge" in diesem mikroskopischen Bereich.

Wenn also:

a) ein Gefaess vorliegt

indem

b) Gasmolekuele eingeschlossen sind

und

c) dem Gefaess von aussen geradesoviel Waerme zugefuehrt wird, wie es abstrahlt (Ausgleichstemperatur erreicht)

dann

d) werden alle in dem Gefaess befindlichen Teilchen immer in statistisch gemittelt derselben Geschwindigkeit in allen drei Richtungen/Dimensionen hin- und herpendeln. Das geht so schnell, dass wir es nicht sehen und wahrnehmen koennen und das Gas einfach (siehe unseren subjektiven Eindruck der uns umgebenden Luft, wenn kein Wind weht) "da ist".

Nochmal: jedes Gasmolekuel stoesst irgendwann mal mit jedem andern zusammen. Dabei wird Energie uebertragen/aufgenommen/abgegeben.

Das gleiche geschieht mit der Gefaesswand.

Nehme ich nun eine Wand weg (Duesen-Austrittsoeffnung), so stoesst immer noch jedes Teilchen mit jedem zusammen, und irgendeines mit der vorderen (noch vorhandenen) Wand. Diese bekommt dadurch einen Schub. Irgendwann sind die Teilchen alle nach hinten weg, keines mehr "schubst" eines in Richtung Wand und der Vortrieb hoert auf. (Und wenn man eine Brennkammer hat und neuen Brennstoff zufuehrt, geht der Vorgang halt weiter.)

Wie kommt es dazu, dass die Moleküle einen Impuls in Richtung Wand (nehmen wir an sie wäre links) abgeben? Es gibt keinen Impuls nach links, ohne dass dieses Teilchen zuvor beschleunigt wurde (Krafstoß erhielt).

Eben - das ist die "Temperatur". Ist halt so. Alles andere hiesse, gleich erstmal die Atomtheorie der Materie infrage zu stellen. Kann man tun, habe ich kein Problem, aber dann keine Zeit, das zu diskutieren.

Wenn dem Molekül ein Körper einen Stoss nach links verpasst hat, ja, dann darf man annehmen, dass sich ein Behälter oder eine Rakete nach links bewegt, sobald das Molekül an die linke Wand schlägt. Man kann aber auch die Szene erweitern und danach fragen, ob nicht vor dem Flug nach links ein Kraftstoß auf die rechte Seite ausgeübt wurde. Denn wie sonst, sollte überhaupt erst ein Bewegungsvektor des Moleküls nach links bewirkt werden. Wie würde sich dies auf die Bewegung des Behälters bzw. der Rakete auswirken?! Oder verteilt das Vakuum neuerdings Kraftstöße?

Nein, s.o. das Vakuum gibt es nicht. Es ist "Gas ohne Molekuele", mehr nicht.

Die Stoesse werden ganz konkret ueber Materieteilchen vermittelt. Schau' Dir an, wenn ein Profi im Billiard mehrere Baelle geschickt anstoesst. Einer stoesst den andern in einer vektoriell berechenbaren Richtung. Am Ende stossen welche gegen die Bande - dann erhaelt der Billiardtisch einen Impuls in die Richtung. Naehme ich ein Bande/Seite weg, und ware der Tisch reibungsfrei gelagert, wuerde er in summa (!!!) in Richtung der Stirn-"Wand" zu rutschen beginnen.

Ok. Bleiben wir bei der Szene. Der Anrufer fragte danach, was dem Molekül den Impuls (den Bewegungszustand = die Massegeschwindigkeit) verpasst hat, damit es sich in die entgegengesetzte Richtung der Düsenöffnung bewegt.

DAS Molekuel gibt es nicht. Es sind zuviele, als dass der Anrufer selbst den Ueberblick nicht verloren haette. Armer Tropf.

Das Vakuum?

Nein, die Waermeenergie ...

Das sind ganz klare Gedankengänge. Mit Psychater, unterirdisch, Knall etc. haben die überhaupt nichts zu tun.

Nein, sind es nicht. Er muss zuerst mal fragen, ob es Raketen gibt. Wenn es welche gibt, dann kann er getrost erstmal sich mit der Theorie auseinandersetzen, statt sie zu ignorieren.

Kann er tun, um Studenten auf's Glatteis zu fuehren, aber wenn er's mit mir tut stelle ich ihm zwei Rechnungen: eine fuer physikalische und eine fuer psychotherapeutische Beratung!!!

--
Mit 40 DM pro Kopf begann die Marktwirtschaft, mit 400.000 Euro Schulden pro Kopf wird sie enden.
Atomkraft | in English