Warum wird es kalt wenn man ein Feuerzeug mit Gas auffüllt?
Mein Feuerzeug wird total kalt und bekommt aussen sogar eine Eisschicht, wenn ich es auffülle, woher kommt das?
4 Antworten
Das ganze hat auch einen schönen Namen: adiabatische Expansion eines Gases. Wenn sich ein Gas um den Betrag dV ausdehnt, dann wird eine Arbeit (=Energie) dW verrichtet. Der Zusammenhang sieht so aus: dW=pdV. p ist dabei der (konstante) äußere Druck. Da die Expansion des Gases sehr schnell geht, hat das Gas keine, Wärme von außen aufzunehmen (adiabatisch: ohne eine Wärmezufuhr). Die Energie muss also direkt aus dem Gas selber genommen werden; was halt zur Abkühlung führt.
Ich sehe gerade einen kleinen Tippfehler. Es muss heißen: ...hat das Gas keine Zeit, Wärme von außen aufzunehmen...
Das Feuerzeuggas ist vorher so stark komprimiert worden, daß es sogar vom gasförmigen in den flüssigen Zustand übergegangen ist. Das ist aber nur möglich, weil das Gas bei diesem Vorgang viel Energie als Wärme abgegeben hat.
Bei der Expansion des Gases (z.B. beim Umfüllen ins Feuerzeug) benötigt das Gas diese Energie wieder.
Weil aber die Expansion so schnell verläuft, daß keine Zeit bleibt, von außen Wärmeenergie zuzuführen, muß die Energie direkt aus dem Gas selbst stammen. Damit sinkt die innere Energie und mit ihr die Temperatur. Das ganze nennt sich adiabatische Reaktion. (adiabatisch = ohne Wärmezufuhr)
Wen man Gas Energie zuführt können mehrere DInge passieren:
Es expaniert, komprimiert, erwärmt sich oder wird kalt.
Volumen, Druck und Temperatur sind dabei voneinander abhängig und es verändert sich jeweils das was sich gerade verändern kann. Wenn man also z.B. Gas bei atmorsphärendruck in einem geschloßenen Gefäß hat und es erwärmt versucht es das Volumen zu verändern, was aber nicht geht, weil kein Platz ist, also steigt der Druck.
Füllst du nun Gas in das feuerzeug steigt der Druck ebenfalls und das Volumen verändert sich auch, das einzige was das Gas gegen diese veränderung der ENergie machen kann ist abkühlen. Je nachdem wie stark diese veränderung ist wird es sehr kalt, so kalt das die Wassermolekühle die in der Luft rumfliegen aus dem Feuerzeug gefrieren.
Es fehlt noch der Hinweis, warum das so ist:
In der Flüssigkeit sind die Moleküle aneinander gebunden. Diese Kräfte müssen überwunden werden, wenn sich die Teilchen lösen. Es muss Arbeit verrichtet werden, daher der 'Energieverlust', die Temperaturabsenkung.
Wenn umgekehrt eine Flüssigkeitsoberfläche ein Gasteilchen anzieht, gewinnt dieses Energie. Stell Dir einen Golfball vor, den Du mit einem Schnappgummi zu Dir heranziehst. Er wird schneller, energiereicher, heißer.