Wie kann ich mir vorstellen....
...den Abstand der Moleküle in unserer Atmosphäre.
Unsere Atmosphäre enthält zum überwiegenden Teil O2 und N2 - Moleküle.
Für die Berechnung des Abstandes zwischen den Molekülen benötigt man die Anzahl der Moleküle pro
Volumeneinheit. Für Luft auf Meereshöhe findet man den Wert 2,5*1025 Moleküle pro m3.
Zieht man aus dieser Zahl die dritte Wurzel und bildet den reziproken Wert mit der Längeneinheit, erhält man den mittleren Abstand
der Moleküle.
Der Atomkerndurchmesser der Atome der O2 und N2 - Moleküle beträgt ca. 10 fm.
Wir rechnen:
Mittlerer Abstand [m] = 1 / (2,5*1025)1/3 = 3,42*10-09 m.
Man erhält für den mittleren Abstand der Luftmoleküle 3,42 nm -
also etwa den 10 fachen Wert des Abstandes der Atomkerne in Festkörpern.
Für einen anschaulichen Vergleich nehmen wir dann wieder an, die Atomkerne der Moleküle hätten einen Durchmesser
von 1 mm, wären also etwa so groß wie ein Globuli.
Wir rechnen:
Abstand Luftmoleküle / Durchmesser Atomkerne = Vergleichsabstand x / Vergleichsdurchmesser ;
x = 3,42E+012 m = 342 m
Dem Abstand der Atomkerne in Luft auf Meereshöhe entspricht folgendes Bild:
zwei 1mm große Körner in einem Abstand von rund 30 m bilden ein Paar -
und haben vom nächsten Paar einen Abstand von etwa 340 m.
Dieser Abstand ändert sich mit der Meereshöhe:
| |
Anzahl Moleküle pro m3 |
Mittlerer Abstand [m] |
Vergleichsabstand [m] |
| Meereshöhe |
2,5*E+25 |
3,42*E-09 |
3,42*E+02 |
| Mount Everest |
9,0*E+24 |
4,81*E-09 |
4,81*E+02 |
| 30 km Höhe |
3,0*E+23 |
1,49*E-09 |
1,49*E+03 |
| Höhe Raumstation (ca. 400km) |
1,0*E+15 |
1,00*E-05 |
1,00*E+06 |
Auf dem Mount Everest haben die 1mm - Körner - Paare einen Abstand von etwa 480 m ,
in 30 km Höhe sind diese Paare bereits 1,5 km voneinander entfernt.
Auf der für Raumstationen typischen Höhe von ca. 400km
beträgt diese Entfernung in unserem Modell dann schon 1000 km.
Trotz dieser bereits geringen Dichte, die nur mehr ein 10milliardstel im Vergleich zur Meereshöhe beträgt,
wird die Raumstation durch den Luftwiderstand gebremst. Der Höhenverlust pro Tag beträgt um die 100 m (!) und muss
einige Male im Jahr durch Schübe aus Antriebseinheiten ausgeglichen werden.
Zuletzt bearbeitet am 14.05.2015