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In der Physik wird die Ausdehnung von Körpern, Flüssigkeiten oder Gasen als Volumen bezeichnet. Das Volumen wird mit der Einheit
Beziehen wir uns auf die Wärme, so führt die Wärmezufuhr zu einer Temperaturerhöhnung und damit zur Ausdehnung des betrachteten Stoffes. Das Volumen nimmt zu. Der Wärmeentzug hingegen führt zu einer Volumenabnahme.
Wir müssen unterscheiden zwischen dem Hohlvolumen und dem Rauminhalt. Das Hohlvolumen bezeichnet das Volumen des Systems, in welchem sich der Stoff befindet, z.B. das Behältervolumen. Der Rauminhalt ist das Volumen, welches der Stoff in dem System einnimmt, also das Volumen des Stoffes selbst.
Merke
Die Volumen stellt eine sogenannte extensive Zustandsgröße dar. Extensive Zustandsgrößen ändern sich mit der Größe des Systems.
Beispiel
Als Beispiel betrachten wir ein Glas, welches mit 250 ml Wasser gefüllt ist.
Insgesamt nimmt das Wasser aktuell also ein Volumen von
Um das Volumen eines Stoffes unabhängig von der Masse
Methode
mit
Das molare Volumen (bezogen auf die Stoffmenge
Methode
Die Umrechnung von spezifischem Volumen und molarem Volumen erfolgt indem das molare Volumen nach
Einsetzen von
Methode
Dichte
Mithilfe des spezifischen Volumens
Methode
Wie bereits oben beschrieben, dehnen sich Stoffe mit der Zufuhr von Wärme aus. Durch die Wärmezufuhr steigt die Temperatur des Stoffes und das Volumen nimmt zu. Daraus folgt, dass die Dichte mit zunehmender Temperatur sinkt. Eine Ausnahme bilden Stoffe mit einer Dichteanomalie wie z. B. Wasser.
Merke
Die Dichte stellt eine intensive Zustandsgröße dar. Intensive Zustandsgrößen ändern sich mit der Größe des Systems nicht.
Beispiel: Volumen
Beispiel
In einer Flasche befinden sich 1,5kg Luft. Das spezifische Volumen beträgt
Bestimme das Volumen!
Das spezifische Volumen berechnet sich mit der Formel:
Aufgelöst nach
Die Masse
Beispiel: Spezifisches Volumen, Dichte, Molvolumen
Beispiel
Ein Behälter, welcher unter Druck steht hat ein Volumen von
Berechne das spezifische Volumen
Das spezifische Volumen berechnet sich durch:
Die Dichte wird mit dem Kehrwert bestimmt:
Die Molmasse
Das spezifische Volumen lässt sich in das Molvolumen überführen mit:
Die Stoffmenge berechnet sich durch die Formel:
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