Fragen zu Thermodynamik & verwandten Themen

[Blue-Tiger]

Hiho!
Ich hab mir ein paar Dinge ueberlegt, hab aber leider niemand, den ich sie fragen koennte, also hoff ich, ihr koennt mir weiterhelfen:

1. Warum steigt warme Luft auf? Mein erster Gedanke war, dass ja laut idealem Gasgesetz (das ja in Naeherung auch fuer Luft gelten muesste) bei hoeherer Themperatur auch der Druck der Luft hoeher sein muesste als der der Umgebung.
Wenn ich mir jetzt z. B. vorstelle, dass ich einen Sack voll "warmer" Luft habe, und den aufmache, dann drueckt die warme Luft staerker auf die kalte Luft ober ihr als umgekehrt, und deshalb steigt sie auf. Nur dann ist mir eingefallen: die warme Luft drueckt ja genauso stark auch nach unten und auf die Seiten, warum also steigt sie nach oben?

2. Ich hab einen Luftballon aufgeblasen und in den Kuehlschrank gelegt. Der Gedanke dabei war: wenn die Luft im Luftballon sich abkuehlt, muesste auch das Volumen der Luft darin abnehmen, und der Luftballon kleiner werden. Also hab ich den Luftballon eine Nacht lang im Kuehlschrank gelassen. Am naechsten Tag war er aber nicht merklich kleiner (ich hab einen Streifen Tesafilm ueber den Luftballon gezogen, wenn der runzeln bekommen haett wuerde das ja bedeuten dass die Haut des Ballons sich zusammengezogen hat... hat sie aber nicht).
Was genau an meiner Ueberlegung stimmt nicht?

3. Das hab ich noch nicht getan, aber evtl. koennt ihr mir ja sagen ob ich richtig lieg:
ch plane, den selben Luftballon in einen Gefrierbeutel zu tun, der voller Luft ist. Ich werde die Oeffnung des Beutels Luftdicht mit einem Staubsauger verschliesen. Anschliessend den Staubsauger einchalten, der dann die Luft aus dem Beutel saugt. Dadurch muesste der Aussendruck auf den Luftballon ja sinken, und der Ballon muesste groesser werden. Wird das gehen?
Ein Gedanke, den ich dabei hatte: wenn im Gefrierbeutel nur mehr der Luftballon, aber keine Luft mehr ist, dann liegt die Wand des Beutels ja eng am Luftballon an, und somit herrscht an der Aussenwand ja der Raumdruck. Deshalb wird der Luftballon nicht groesser. In Ermangelung eines Staubsaugers (Studentenbude eben ) kann ich nicht probieren, was passieren wird...

4. Wenn ich einen Luftballon am Meer aufblase, und ihn dann zum Himalaja raufschleppe, wird er dann groesser? (Der Aussendruck nimmt ja ab)

5. Mal angenommen, ich hab ein Hochhaus, das ueber 100m gross ist, und hermetisch abgeriegelt (und innen leer). Wenn ich jetzt unten den Eingang des Hauses auftu, und ganz oben ein Fenster, dann entsteht ja Zugluft. Aber warum?

Sorry fuer die ganzen Fragen, ich hoff jemand kann sie mir beantworten

[Jan]

Zu 3.:
Das würde funktionieren, wenn dein Gefrierbeutel starr wäre. Aber so saugst du ja nur die Luft raus und er faltet sich um den Ballon.

Zu 4.:
Ja, sollte er eigentlich.

Zu 5.:
Oben weht ein ein Wind am Fenster vorbei. Dadurch nimmt der Durck ab (Bernoulli) und du hast eine Sogwirkung.

[ballon]

Zu 2:
Der Gedanke ist vollkommen richtig, vermutlich ist einfach der Temperaturunterschied von Umgegebungstemperatur zum Kühlschrank zu klein. Ich habe das gleiche Experiment mal mit flüssigem Stickstoff gesehen. Nach dem Eintauchen war der (aufgeblasene) Luftballon so groß und zusammengeschrumpelt wie ein nichtaufgeblasener. Beim Hervorholen hat er dann sofort begonnen, sich wieder aufzublähen.

[einstein2]

1. Warum steigt warme Luft auf?

Mit zunehmender Temperatur bewegen sich die Moleküle (N2, O2, CO2, ...) und Atome (Edelgase, z.B. Ar) im Gas schneller. Hierdurch nimmt die Dichte des Gases ab. Leichtere Gase unterliegen volumenspezifisch damit weniger der Schwerkraft F/V = m/V * g und daher tritt im Gravitationsfeld eines großen Masse-Körpers wie der Erde eine Schichtung ein. Wasserstoff oder Helium steigen in Luft ja auch sofort nach oben, wie auch Luft in Wasser nach oben steigt.

http://de.wikipedia.org/wiki/Brownsche_Molekularbewegung
http://de.wikipedia.org/wiki/Boltzmannkonstante
http://de.wikipedia.org/wiki/Maxwell-Boltzmann-Verteilung
http://de.wikipedia.org/wiki/Kinetische_Gastheorie
http://de.wikipedia.org/wiki/Reales_Gas
http://de.wikipedia.org/wiki/Van-der-Waals-Kraft

[Blue-Tiger]

einstein2 schrieb:

1. Warum steigt warme Luft auf?

Mit zunehmender Temperatur bewegen sich die Moleküle (N2, O2, CO2, ...) und Atome (Edelgase, z.B. Ar) im Gas schneller. Hierdurch nimmt die Dichte des Gases ab. Leichtere Gase unterliegen volumenspezifisch damit weniger der Schwerkraft F/V = m/V * g und daher tritt im Gravitationsfeld eines großen Masse-Körpers wie der Erde eine Schichtung ein. Wasserstoff oder Helium steigen in Luft ja auch sofort nach oben, wie auch Luft in Wasser nach oben steigt.

Hmm... danke fuer den Erklaerungsversuch, aber ich bin nicht sicher, ob ich's verstanden habe: Sag mir wenn ich mich irre
Ok: je schneller sich die Molekuele bewegen, umso weniger Dichte: ist irgendwo klar, weil wenn sich die Molekuele schnell bewegen, breiten sie sich auch "schneller" aus, und liegen dann weiter auseinander ==> weniger Dichte, groesseres Volumen.Was du jezt mit "volumenspezifisch" meinst, versteh ich nicht

F/V = m/V * g

ist als:

F/V = (m*g)/V

zu lesen, oder? (Einfach hergeleitet durch Gewichtskraft F = m*g und dann beide seiten durch V dividiert)
Jedenfalls: was soll mir die Gleichung sagen?

und daher tritt im Gravitationsfeld eines großen Masse-Körpers wie der Erde eine Schichtung ein.

Absolut kA was du damit sagen willst

Die in den weiterfuehrenden Links erklaerten Sachen kannte ich bereits (bis auf die VdW-Kraft, kannte nur Van-der-Waals Gleichung), aber ich seh irgendwie den Zusammenhang zu "warum steigt die Luft auf" nicht

In dem Sinne bitte ich um weitere Erklaerungen

[Bashar]

Blue-Tiger schrieb:

1. Warum steigt warme Luft auf? Mein erster Gedanke war, dass ja laut idealem Gasgesetz (das ja in Naeherung auch fuer Luft gelten muesste) bei hoeherer Themperatur auch der Druck der Luft hoeher sein muesste als der der Umgebung.

Der Druck der warmen Luft ist genauso hoch wie der der kalten Luft. Sonst würde sie sich einfach ausdehnen, bis Druckgleichheit hergestellt ist. Die warme Luft hat einfach bei gleichem Druck das höhere Volumen und damit die kleinere Dichte.

Mal um zu zeigen, dass die Gesetze vom Idealen Gas nicht der Realität widersprechen

[Prof84]

einstein2 schrieb:

1. Warum steigt warme Luft auf?

Mit zunehmender Temperatur bewegen sich die Moleküle (N2, O2, CO2, ...) und Atome (Edelgase, z.B. Ar) im Gas schneller. Hierdurch nimmt die Dichte des Gases ab. Leichtere Gase unterliegen volumenspezifisch damit weniger der Schwerkraft F/V = m/V * g und daher tritt im Gravitationsfeld eines großen Masse-Körpers wie der Erde eine Schichtung ein. Wasserstoff oder Helium steigen in Luft ja auch sofort nach oben, wie auch Luft in Wasser nach oben steigt.

http://de.wikipedia.org/wiki/Brownsche_Molekularbewegung
http://de.wikipedia.org/wiki/Boltzmannkonstante
http://de.wikipedia.org/wiki/Maxwell-Boltzmann-Verteilung
http://de.wikipedia.org/wiki/Kinetische_Gastheorie
http://de.wikipedia.org/wiki/Reales_Gas
http://de.wikipedia.org/wiki/Van-der-Waals-Kraft

Aua!

http://de.wikipedia.org/wiki/Auftrieb

cu
P84