Adiabatenexponent
Der Adiabatenexponent, auch als Adiabatenkoeffizient, Adiabatenindex oder seltener Isentropenkoeffizient bezeichnet, ist ein Begriff aus der Thermodynamik. Je nach Kontext wird er als ? (kappa) oder (gamma) geschrieben. Er ist eine wichtige Größe bei der Beschreibung adiabatischer_Zustandsänderungen, insbesondere bei Gasen.
Er ist definiert als das Verhältnis der spezifischen_Wärmekapazitäten bei konstantem Druck (cp) und konstantem Volumen (cV). Der Adiabatenexponent hängt von der Zahl f der Freiheitsgrade der Gasteilchen ab
: bzw. .
Die Gasteilchen besitzen 3 Translationsfreiheitsgrade, bei atomaren Gasen wie Helium sind das auch schon alle Freiheitsgrade. Moleküle besitzen zusätzlich Rotations- und Schwingungszustände, die bei höheren Temperaturen thermisch angeregt werden können. Daher ist der Adiabatenexponent im allgemeinen temperaturabhängig: Mit abnehmender Temperatur "frieren" immer mehr Freiheitsgrade ein, insbesondere Schwingungsfreiheitsgrade.
Der Adiabatenkoeffizient von (trockener) Luft beträgt unter Normalbedingungen ? = 1,402 und liegt damit nahe bei 1,4, was der theoretische Wert für 3 Translations- und 2 Rotationsfreiheitsgrade (bei zweiatomigen Molekülen ist in diesem Sinne keine Rotation um die Verbindungsachse möglich, bei größeren Molekülen gibt es 3 Rotationsfreiheitsgrade) wäre; Schwingungszustände werden also kaum angeregt. Bei viel höheren Temperaturen kommt es neben den Molekülschwingungen durch Dissoziations- und Ionisationsvorgänge zu noch mehr Freiheitsgraden. Bei feuchter Luft kann es bei Expansion z.B. infolge der Abkühlung zum Wasserausfall kommen: durch die freiwerdende Kondensationswärme wird der Adiabatenkoeffizient niedriger.
Siehe auch: Schallgeschwindigkeit.
