Hallo!
Warum kann warme Luft mehr Wasserdampf aufnehmen (höhere absolute maximale Luftfeuchtigkeit) als kalte Luft? Warum passen mehr (und stärker) schwingende Wassermoleküle in ein Volumen dessen Teilchen eh schon höhere Bewegungsenergie haben (=höhere Temperatur)?
wikipedia: Luftfeuchtigkeit: Sättigung und ähnlichen Artikel erklärens mir irgendwie nicht; und zu wissenschaftlicher Literatur habe ich hier (in SüdAfrika) derzeit keinen Zugang.
Ich bin gespannt auf Antworten!
Danke
Uli
Moin,
Warum kann warme Luft mehr Wasserdampf aufnehmen (höhere
absolute maximale Luftfeuchtigkeit) als kalte Luft? Warum
passen mehr (und stärker) schwingende Wassermoleküle in ein
Volumen dessen Teilchen eh schon höhere Bewegungsenergie haben
(=höhere Temperatur)?
Das Problem hierbei ist, dass dieses Phänomen eigentlich immer falsch erklärt wird mit „Luft kann mehr / weniger Wasser aufnehmen“. Vergiß das.
Einzig interessant ist, der Dampfdruck der einzelnen Gase, sprich wie hoch der Partialdruck bei einer gegebenen Temperatur sein kann. Für die „normale“, trockene Luft macht das fast keinen Unterschied, da sowohl Stickstoff als auch Sauerstoff unterhalb ca. 200°C erst flüssig werden - und sie nirgends in fester oder flüssiger Form auf der Erde vorliegen, so dass ihre Gasmenge quasi immer gleich bleibt.
Wasser jedoch hat sogar seinen Gefrierpunkt bei 0°C und damit zwischen Gefrierpunkt (0°C) und Siedepunkt(100°C) eine sehr starke Temperaturabhängigkeit des Sättigungsdampfdrucks.
Anders formuliert, schau Dir die Grafik von Wikipedia an: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/00/P…
Der maximale Dampfdruck bei 1bar (das ist hier auf der Erde der Luftdruck) läßt sich dort aus der schwarzen Kurve ablesen; interessant ist dafür der Bereich, der zwischen den beiden senkrechten Linien zwischen 0°C und 100°C liegt.
Bei 0°C befindet sich das Gleichgewicht zwischen Eis und Wasserdampf bei ca. 6 mbar Wasser, während bei 100°C alles Wasser in Dampf übergeht (wenn wir weiterhin von 1bar Umgebungsdruck ausgehen (in einem geschlossenen Behälter, bspw. Druckkochtopf ist das nicht so, da das Verdampfen zu einer Druckerhöhung führt).
Die relative Luftfeuchte, von der häufig auch gesprochen wird, ist dann das Verhältnis des tatsächlich gerade vorherrschenden Wasserdampfdrucks zum Sättigungsdampfdruck, der zur aktuellen Temperatur gehört. Jetzt im Herbst tritt bspw. dann Nebel auf, wenn die warme Luft sich nachts abkühlt, so dass der Wasserdampfdruck in der Luft über der dann kühleren Temperatur abends/nachts liegt - was überschüssig ist und mengenmäßig über dem Sättigungsdampfdruck liegt, das fällt dann als Nebel in Form kleiner Tröpfchen aus - und wird damit flüssig. Morgens können diese kleinen Tröpfchen dann bei steigender Temperatur und steigendem Sättigungsdampfdruck auch wieder verdampfen.
Physikalisch wird der Sättigungsdampfdruck mit Hilfe der Clapeyron-Gleichung beschrieben. Kurze Erläuterung und weitere Links gibt’s auf Wiki hier: http://de.wikipedia.org/wiki/S%C3%A4ttigungsdampfdruck
Gruß,
Ingo
Danke für die Antwort!
Wenn ich recht verstehe, ließe sich das relevante Phänomen so ausdrücken: Bei zunehmender Temperatur steigt die Teilchendichte - eben bis der Sättigungsdampfdruck erreicht ist. Und je höher die Temperatur umso höher der Sättigungsdampfdruck.
Leider verstehe ich das nicht. Vielleicht gibt es ja eine Erklärung mit dem Teilchenmodell, die für eine andere Fragestellung so lauten könnte: Das Volumen einer Flüssigkeit dehnt sich mit zunehmnder Temperatur aus, da die zusätzliche Wärmeenergie die kinetische Energie der Flüssigkeitsteilchen erhöht, und diese größeren Bewegungen mehr Raum beanspruchen.
Liese sich die frage, „Warum passen in ein Wasserdampfvolumen mehr gasförmige Wasserteilchen, als in ein kälteres?“ vielleicht so korrekt erklärend beantworten? Wird einem mit Wasserdampf gesättigtes Volumen zusätzliche Wärmeenergie hinzugefügt, so steigt die kinetische Energie der Teilchen. Diese zusätzliche kinetische Energie ermöglicht weitere Zugabe von schwingenden Teilchen (=Erhöhung des Sättigungsdampfdrucks), nämlich ohne dass die kinetische Energie durch erhöhten Druck - der durch die mehr Teilchen pro Raum entsteht - wieder unter einen kritischen Wert fällt, bei dem sich das Gas verflüssigt. Kurz: Erhöhte Wärmeenergie entspricht erhöhter kinetischer Energie, diese kompensiert die Verringerung der kinetischen Energie durch erhöhten Druck, der durch zusätzliche Teilchenbewegung zusätzlicher Teilchen im Volumen entsteht.
Danke fürs Lesen! Danke für Stellungnahmen!
Uli
