Gasthermometer

nach LK-Abitur-Bayern 1995-V-3

Ein Glasrohr mit der inneren Querschnittsfläche A = 5,0 mm2 wird auf einer Seite durch einen Quecksilberfaden der Länge l = 10,0 cm verschlossen, die andere Seite ist zugeschmolzen. Im Rohr ist Stickstoff (N2-Moleküle) eingeschlossen, für den die Gesetze eines idealen Gases verwendet werden dürfen.
a)

In waagrechter Lage (Bild 1) betrage die Länge h0 des eingeschlossenen Gasvolumens 50,0 cm. Berechnen Sie für die Temperatur T0 = 295 K und den Außendruck p0 = 980 hPa die Anzahl und die mittlere Geschwindigkeit der Stickstoffmoleküle. (6 BE)

 
b)

Nun wird das Rohr aufgerichtet (Bild 2). Dabei bleibt die Temperatur konstant (T1 = T0). Bestimmen Sie die neue Höhe h1 des Gasvolumens. (6 BE)

 
c)

In der Stellung von Bild 2 wird das Gas auf T2 = 373 K aufgeheizt. Berechnen Sie die neue Höhe h2. (4 BE)