Teilchenmodell

Wenn du deinen Fahrradreifen aufpumpst, pumpst du so lange, bis der Fahrradreifen hart genug ist. Es heißt dann oft auch: bis genug Druck auf dem Reifen ist. Doch was ist Druck überhaupt?

In diesem Beitrag wirst du lernen, wie du mit Hilfe des Teilchenmodells das Phänomen „Druck“ erklären kannst. Außerdem erfährst du, welche Bedeutung der Druck im Alltag hat und welche Faktoren den Druck beeinflussen können.

Der Druck im Fahrradreifen

Ein Fahrradreifen mit geschlossenem Ventil ist so etwas wie ein geschlossenes Gefäß. Ein geschlossenes Gefäß bedeutet, dass keine Teilchen hinein- oder hinausgelangen können. Die Anzahl der Teilchen in dem Gefäß bleibt also gleich.  

Nach dem Teilchenmodell sind die Teilchen in ständiger ungerichteter Bewegung. Die Teilchen stoßen durch ihre Zufallsbewegungen dabei auch an die Gefäßwand. Wir bezeichnen die Anzahl der Stöße gegen die Gefäßwand pro Zeiteinheit als Druck.

Dabei gilt: Je häufiger die Teilchen in einem bestimmten Zeitraum, zum Beispiel pro Sekunde, gegen die Gefäßwand stoßen, desto höher ist der Druck im Gefäß. Der Druck ist dabei abhängig von der Anzahl der Teilchen, der Energie der Teilchen und dem Volumen des Gefäßes, in dem sich die Teilchen befinden. Der Druck in einem Gefäß steigt also, wenn bei gleicher Energie und gleichem Volumen weitere Teilchen hinzugefügt werden (Abb. 1). Der Druck in einem Gefäß sinkt, wenn bei gleicher Energie und gleichem Volumen Teilchen entfernt werden.  

Wenn du deinen Fahrradreifen aufpumpst, erhöhst du die Teilchenanzahl in dem Fahrradschlauch. Dies liegt daran, dass die Luft, die du hineinpumpst, auch aus Teilchen besteht. Je mehr Teilchen mit gleicher Energie in einem Gefäß sind, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Teilchen auf die Gefäßwand treffen.

In der folgenden Simulation kannst du untersuchen, wie sich die Veränderung der Teilchenanzahl, die Energie der Teilchen und das Volumen des Gefäßes auf den Druck im Gefäß auswirken.