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7.6 Luftfeuchtigkeit – Hygrometrie Über der Flüssigkeit eines chemisch einheitlichen Stoffes stellt sich in einem abgeschlossenen Gefäß der Sättigungsdruck p s als Funktion der herrschenden Temperatur T ein. Sieden tritt dann auf, wenn der Sättigungsdampfdruck p s gleich dem äußeren Luftdruck wird. p äuß Sind in einem abgeschlossenen Gefäß gleichzeitig zwei Flüssigkeiten vorhanden (Zweikomponentensystem), so bilden sich die Sättigungsdampfdrucke unabhängig voneinander aus. Der sich einstellende Gesamtdruck ist gleich der Summe der beiden Partialdrücke (DALTONsches Gesetz); also p s = ps( Stoff '1' ) + ps(Stoff '2' ) Atmosphärische Luft ist ein Gemisch aus trockener Luft und Wasserdampf ( H 2 O - Dampf). Dabei ist die trockene Luft eine Gasmischung aus etwa 21 (Volumen)% Sauerstoff, 78 % Stickstoff und 1 % Argon. Diese drei Gase verhalten sich in den Zustandsbereichen des täglichen Lebens, in denen der Gehalt der feuchten Luft berücksichtigt werden muss, als ein ideales Gas. Auch der H 2 O -Dampf (Wasserdampf) darf, solange er sich nicht verflüssigt, näherungsweise als ideales Gas beschrieben werden. Weil der Sättigungsdampfdruck temperaturabhängig ist, gehört zu jeder Temperatur T eine maximal mögliche Menge Wasserdampfs m max ( T ) , die in einer vorgegebenen Luftmenge enthalten sein kann. Wird die maximale Menge überschritten, so fällt H 2 O als Flüssigkeit aus; der Dampf kondensiert. Ein Beispiel ist die herbstliche Nebelbildung. Wenn sich mit H 2 O -Dampf gesättigte Luft abkühlt, so kondensiert der H 2 O -Dampf an festen Oberflächen als flüssiges H 2 O (Wasser); man bezeichnet dies als Taubildung. Die Temperatur, bei der bei Abkühlung der feuchten Luft Taubildung auftritt nennt man die Taupunktstemperatur (dort ist die relative Luftfeuchte 100 %). Ist weniger H 2 O -Dampf enthalten, als es dem Maximalwert m max ( T ) entspricht, so ist der sich einstellende Dampfdruck kleiner als der Sättigungsdampfdruck. Die atmosphärische Luft ist im allgemeinen nicht mit H 2 O -Dampf gesättigt. Auch über Gewässern wird wegen häufigen Temperaturwechsels der Gleichgewichtszustand der Sättigung meist nicht erreicht, weil die Diffusion des Wasserdampfes durch die Luft sehr lange dauert. Absolute und relative Luftfeuchtigkeit 3 Man nennt die Masse m des im Gesamtvolumen der feuchten Luft V = 1m enthaltenen H 2 O -Dampfs absolute Luftfeuchtigkeit. Die maximale Feuchtigkeit korrespondiert zum Sättigungsdampfdruck psätt der Substanz H 2 O bei einer vorgegebenen Temperatur T . Masse des in feuchter Luft enthaltenen H2O − Dampfes absolute Luftfeuchtigkeit = Gesamtvolumen der feuchten Luft oder <strong>Wärmelehre</strong> – Abschnitt 7 - 116 - ’Stoffe in verschiedenen Phasen’
ϕ a m(H2O − Dampf) = V Luft Die relative Feuchtigkeit erhält man durch Vergleich mit der maximalen Feuchtigkeit mmax (H2O − Dampf ) ϕ max ( T ) = . V Luft Es gelten die Definitionen bzw. Beziehungen Masse des in feuchter Luft enthaltenen H2O − Dampfes relative Luftfeuchtigkeit = Masse des Wasserdampfs bei Sättigungsdruck m(H ϕ = − m 2 O Dampf ) max oder gleichwertig Partialdampfdruck des H2O − Dampfes relative Luftfeuchtigkeit = Sättigungsdampfdruck des H O − Dampfes p ϕ = p d s Einige Zahlenwerte bringt die folgende Tabelle ϑ o C 0 10 20 30 40 50 60 2 p s hPa ϕ max − 3 gm 6,1 12,3 23,4 42,4 73,7 123 199 4,8 9,4 17,34 30,4 51,1 83,0 130 Messung der Luftfeuchtigkeit • Absorptionsmethode: Getrocknete hygroskopische Stoffe entziehen der feuchten Luft den Wasserdampf. Durch Wägung kann die absolute Feuchtigkeit bestimmt werden. • Haarhygrometer: Längenänderung in Abhängigkeit von der Luftfeuchtigkeit, (Relative Luftfeuchtigkeit; Eichung z. B. durch Taupunktsmethode). • Taupunktmethode: Bestimmung der Taupunktstemperatur durch Abkühlen einer Spiegelfläche und Beobachtung der Temperatur, bei der Kondensation auftritt. • Psychrometer: Bestimmung der Temperaturdifferenz zweier Thermometer; eine Thermometerkugel befindet sich in gesättigter Wasserdampfatmosphäre, die andere Thermometerkugel zeigt die Temperatur der feuchten Luft an. • Abhängigkeit der Kapazität eines Kondensators vom Wassergehalt (transportable Messgeräte). Anwendungen WILSONsche Nebelkammer: Spuren geladener Teilchen durch Nebeltröpfchen sichtbar gemacht; im unterkühlten H 2 O -Dampf bilden sich Nebeltröpfchen an Kondensationskeimen (Ionen). <strong>Wärmelehre</strong> – Abschnitt 7 - 117 - ’Stoffe in verschiedenen Phasen’
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Wärmelehre Skript Idee: Jürgen Gi
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3.2.5.2 Flüssigkeiten ............
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Der Schmelzvorgang, also der Überg
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Dies entspricht der Standardabweich
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Molare Masse oder Molmasse M Die mo
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Beispiele Aus Volumen V und Masse m
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2.2.3 Anwendung des Satzes von der
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2.2.6 Berechnung des Gesamtdruckes
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1 2 pV = N mM v 3 2 ⎡1 2 ⎤ pV =
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10 000 Ω 6 000 4 000 2 000 1 000 8
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2.3.4 Molare Gaskonstante R m und I
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Mit den Beziehungen M = N A m M und
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Wahrscheinlichste Geschwindigkeit D
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Dazu gehört die Aussage: "Ein sich
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Erinnerung an die Grundlagen Nach A
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