Gaskondensation

Das Modell eines idealen Gases beschreibt das Verhalten von verdünnten heissen Gasen recht gut. Sobald aber die Dichte oder Temperatur des Gases eine Kondensation ermöglichen, werden Modifikationen nötig.

Zum Beispiel die anziehenden zwischenmolekularen Kräfte führen dazu, dass die Gasteilchen sich zu kleinen Klümpchen (Tröpfchen) formieren möchten.

Die folgenden Simulationen zeigen diesen Übergang im Billardkugel-Modell.

Im ersten Beispiel sind die zwischenmolekularen Kräfte noch ausgeschaltet. Ein schnelles Teilchen bringt über Stösse die übrigen Gasteilchen in Bewegung, es entstehen aber keine Strukturen, die Stösse mit der Wand führen zum Druck, wie im Gesetz von Boyle Mariotte.

Im nächsten Beispiel sind anziehende zwischenmolekulare Kräfte wirksam. Man sieht, dass jetzt alle Teilchen sofort zueinander rücken möchten, das schnelle Teilchen bringt aber soviel Energie ins System, dass die Tropfenbildung unvollständig bleibt und immer wieder einzelne Teilchen "abdampfen".

Die Frage stellt sich nun, ob die Tropfenbildung nur durch das eine schnelle Teilchen gestört wurde, oder ob bereits die Wirkung des Zusammenziehens genügend Bewegungsenergie in den Tropfen gebracht hat. In der folgenden Simulation sind zu Beginn alle Teilchen in Ruhe. Man sieht die Wirkung der Kohäsion und sieht auch, dass in diesem speziellen Kraftmodell die Tropfenform einigermassen erhalten bleibt.

Schliesslich muss man aber daran denken, dass auch Adhäsion mit andern Partikeln, zum Beispiel mit den Gefässwänden möglich ist. Tatsächlich bilden sich Tropfen in einem Gas meist an den Wänden des Gasgefässes. Die vorhergehende Simulation unter Einbezug der Adhäsion liefert nun:

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