Übungen zur Vorlesung Physikalische und Theoretische Chemie III
- Reaktionsdynamik  -


Besprechung am Mi 26.4.2000 um 14:00 Uhr im Seminarraum der PC, Hans-Sommer-Str. 10



 

Übungsblatt 1
 

Aufgabe 1
a) Wieviele Moleküle enthält 1 cm3 Luft am Erdboden bei 25 °C und 1013 · 105 Pa?
b) Wie groß ist die mittlere freie Weglänge in Luft (σ = 0,43 nm²) unter diesen Bedingungen?
c) Wieviel Zeit vergeht im Mittel zwischen zwei Stössen?
d) Im erdnahen Weltraum beträgt der Druck ca. 10-10 Pa. Wieviele Teilchen befinden sich bei diesem Druck in einem Würfel der Kantenlänge 50 cm?
e) Wie gross ist hier die mittlere freie Weglaenge und wie lange dauert es im Mittel, bis sich zwei Moleküle begegnen?

Aufgabe 2
Die maximal zulässige Ozon-Konzentration beträgt ca. 200 ppb (parts per billion = 10-9 O3-Moleküle relativ zu allen anderen Luftmolekülen). Welchem Partialdruck entspricht diese Konzentration im Sommer bei einer Temperatur von 30°C?

Aufgabe 3
Bei welchen Druck wird die mitllere freie Weglänge in der Luft (25 °C) in etwa vergleichbar mit der Größe der Moleküle, wobei zur Vereinfachung von gleichgroßen N2- und O2- Molekülen ausgegangen wird?

Aufgabe 4
Bei der Erdumrundung des Space Shuttles beobachtete man an dessen Unterseite Leuchterscheinungen, die man sich zunächst nicht erklären konnte. Zur Aufklärung dieses Phänomens gehen Sie davon aus, dass das Space Shuttle mit ca. 7,4 km/s die Erde umkreist und dabei auf - als ruhend angenommene - N2 Moleküle trifft.
a) Wie groß ist die kinetische Energie dieser Moleküle relativ zur Rakete?
b) Wie groß ist die Temperatur eines N2-Gases, dessen quadratisch gemittelte Geschwindigkeit <v2>½ gerade der Geschwindigkeit der Rakete entspricht?

Aufgabe 5
a) Wie groß ist der Prozentsatz von O2-Molekülen, die im Sommer am Erdboden (Luftdruck 105 Pa, 300 K) Geschwindigkeiten zwischen 600 m/s und 650 m/s haben?
b) Skizzieren Sie die zugehörige (normierte) Geschwindigkeitsverteilung anhand einiger charakteristischer Werte und zeichnen Sie das unter a) angegebene Intervall ein.
Hinweis: Ersetzen Sie in der Formel für die Geschwindigkeitsverteilung die Differentiale durch Differenzen, d.h. es ist keine Integration erforderlich. Nehmen Sie als Bezugsgröße die Mitte des Intervalls.