Messung von Druck, Temperatur und Wärmekapazität

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Nachdem Sie sich mit den Grundlagen der Physik hier vertraut gemacht haben, möchten Sie vielleicht mehr über die physikalischen Einheiten erfahren, die zur Messung verschiedener Größen in diesem Themengebiet dienen. Dies kann beim Umgang mit Druckluft sehr hilfreich sein. In diesem Artikel werden die Grundlagen der Messung von Druck, Temperatur und Wärmekapazität erläutert.

Was ist Druck, und wie wird Druck gemessen?

Die Kraft auf eine Fläche von einem Quadratzentimeter einer Luftsäule, die von der Meereshöhe bis zum Rand der Atmosphäre reicht, beträgt ca. 10,13 N. Daher beträgt der absolute atmosphärische Druck auf Meereshöhe ca. 10,13 x 104 N pro Quadratmeter. Dies entspricht 10,13 x 104 Pa (Pascal ist die SI-Einheit für den Druck). In einer anderen häufig verwendeten Einheit ausgedrückt: 1 bar = 1 x 105 Pa. Je weiter man sich über (oder unter) dem Meeresspiegel befindet, desto niedriger (oder höher) ist der atmosphärische Druck.

Wie wird die Temperatur gemessen?

Die Temperatur eines Gases ist schwieriger eindeutig zu definieren. Temperatur ist ein Maß für die kinetische Energie in Molekülen. Die Moleküle bewegen sich schneller, je höher die Temperatur ist, und die Bewegung hört am absoluten Nullpunkt der Temperatur vollkommen auf. Die Kelvin-Skala (K) basiert auf diesem Phänomen, entspricht ansonsten aber der Celsius-Skala (C):

T = t + 273,2
T = absolute Temperatur (K)
t = Temperatur in Grad Celsius (°C)

Wie wird die Wärmekapazität gemessen?

Messung der Wärmekapazität

Wärme ist eine Form der Energie, die durch die kinetische Energie der ungeordneten Moleküle eines Stoffes definiert wird. Die Wärmekapazität (auch als Wärmeinhalt bezeichnet) eines Objekts bezieht sich auf die erforderliche Wärmemenge, um eine Temperaturänderung von einer Einheit (1 K) zu erzeugen. Sie wird in J/K ausgedrückt. Die spezifische Wärme oder spezifische Wärmekapazität eines Stoffes wird häufiger verwendet. Sie bezieht sich auf die Wärmemenge, die erforderlich ist, um eine Temperaturänderung von einer Einheit (1 K) bei einer Masseneinheit des Stoffes (1 kg) zu erzeugen. cp = spezifische Wärme bei konstantem Druck cV = spezifische Wärme bei konstantem Volumen Cp = molare spezifische Wärme bei konstantem Druck CV = molare spezifische Wärme bei konstantem Volumen. Die spezifische Wärme bei konstantem Druck ist immer größer als die spezifische Wärme bei konstantem Volumen. Die spezifische Wärme eines Stoffes ist keine Konstante, sondern steigt im Allgemeinen an, wenn die Temperatur steigt. Zu praktischen Zwecken kann ein Mittelwert verwendet werden. Für Flüssigkeiten und Feststoffe gilt: cp ≈ cV ≈ c. Die Erwärmung eines Massenflusses (m) von der Temperatur t1 auf t2 erfordert demnach: P = m x c x (T2-T1) P = Wärmeleistung (W) m = Massenfluss (kg/s) c = spezifische Wärme (J/kg x K) T = Temperatur (K)

Warum cp größer als cV ist, liegt in der Ausdehnungsarbeit begründet, die das Gas bei einem konstanten Druck leisten muss. Das Verhältnis zwischen cp und cV wird als Isentropenexponent oder Adiabatenexponent К bezeichnet. Dabei handelt es sich um eine Funktion der Anzahl der Atome in den Molekülen des Stoffes.


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