Druck in Mineralwasserflasche ermitteln

Wissenschaft Chemie
#1

Ein herzliches Hallo in die Runde!

Mich interessiert, welcher Druck sich in einer verschlossenen Mineralwasserflasche ausbildet.

Auf der vor mir stehenden Flasche steht, dass es 252 mg/L Hydrogencarbonat enthält. Wenn die Flasche mit 1,5 L derartigen Wassers bei Atmosphärendruck (105 Pa) befüllt wurde und sich über dem Wasser noch etwa 0,1 L Luft befinden, welcher Druck stellt sich auf Dauer in der Flasche ein?
Meine rudimentären Chemie-Kenntnisse lassen mich in Richtung Gleichgewichtsreaktion vermuten, aber wie genau kann man da was berechnen?

Jetzt schon vielen Dank für Tipps.

Herzliche Grüße,
V.

#2

Hi,
ich hab mir da ma ein paar gedanken zu dem Thema gemacht, und bin auch auf den gedanken mit der gleichgewichtsreaktion gekommen und habe folgende gleichgewichtslage mit konstante gefunden.

 c(HCO3-)\*c(H3O+)
Ks= ---------------- =4,2\*10^-7 mol\*l^-1
 c(CO2)
 c(HCO3-)\*c(H3O+)
umgestellt auf c(CO2)= ------------------
 Ks

252mg hydrogencarbonat pro L entsprechen 4,13\*10^-3 mol\*l^-1

und die konzentration der gebildeten H3O+ Ionen ist gleich der Konzentration an HCO3- Ionen
 c^2 (HCO3-)
also gilt c(CO2)= ----------- =40,61 mol\*l^-1
 Ks

wenn wir jetzt die Konzentration an hydrogencarbonat in das allgemeine gasgesetz einsetzen, komme ich auf rund 15 bar!

habe pre-Tags eingebaut (MOD)

#3

Hallo,

wenn wir jetzt die Konzentration an hydrogencarbonat in das
allgemeine gasgesetz einsetzen, komme ich auf rund 15 bar!

Kann es sein, dass das Ks selbst druckabhängig ist?!

LG
Jochen

#4

Hallo,

ich denke, jede Formel, in der die Temperatur nicht vorkommt, muss falsch sein - schon weil die Löslichkeit von Gasen temperaturabhängig ist und der Gasdruck an sich auch. Der Druck müsste daher recht stark mit der Temperatur steigen.

Gruss Reinhard

#5

da haben Sie alle schon recht dass das ganze Tempeaturabhängig ist, die Konstante in meinem Artikel wurde für eine Temperatur von 19°C angegeben…für etwa zimmertemperatur kommt dass denke ich auch ganz gut hin. Ausserdem ist das allgemeine Gasgesetz nur für ideale Gase bestimmt, es ist sowieso nur eine näherungsrechnung.

#6

wenn wir jetzt die Konzentration an hydrogencarbonat in das
allgemeine gasgesetz einsetzen, komme ich auf rund 15 bar!

Da scheinen aber in der Praxis noch ein paar druckmindernde Effekte aufzutreten, denn 15 bar hält keine normale Flasche aus.
Ich hab dies mal probiert und mir ist die Polycarbonat-Flasche bei etwa 11 bar explodiert. Sie hatte keine größeren Verletzungen der Oberfläche.

Viele Grüße,
Jürgen

#7

meine ausbilderin hatte mal bei einer brauerei angerufen, und die befüllen die kleinen bierflaschen mit etwa 12 bar…ne größere flasche müsste dann doch theoretisch mit mehr druck befüllt worden sein.

außerdem sind die meisten wasserflaschen aus PET

gruß maj

#8

Moin,

Da scheinen aber in der Praxis noch ein paar druckmindernde
Effekte aufzutreten, denn 15 bar hält keine normale Flasche
aus.

Die Flaschen von Coca Cola werden mit 42 Bar getestet (Herstellerangabe). 15 Bar halten die locker aus; das probieren wir regelmäßig, wenn wir Druckwasserraketen daraus bauen.

Gruß,
Ingo

#9

Hi,

15 Bar halten die locker aus; das
probieren wir regelmäßig, wenn wir Druckwasserraketen daraus
bauen.

Wie geht das denn?

Das hört sich nach einem Klasseprojekt für meine Cousins an wenn die übernächste Woche einen Tag bei mir beschäftigt werden wollen:wink:

Gruß
Nick

#10

Kann es sein, dass das Ks selbst druckabhängig ist?!

Ks ist wahrscheinlich nicht druckabhängig, aber CO2 löst sich in Wasser. Also muss das Löslichkeitsprodukt betrachtet werden, und dieses ist im höchsten Masse druckabhängig. Wikipedia hat dazu eine schöne Graphik:

http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:Co2pctrp.png

Zudem hat auch der pH grossen Einfluss (und natürlich die Temperatur).

Mein Fazit:
Allein mit der Hydrogenkarbonat-Konzentration kannst du den Druck nicht berechnen. Messen geht schneller.

#11

Moin,

15 Bar halten die locker aus; das
probieren wir regelmäßig, wenn wir Druckwasserraketen daraus
bauen.

Wie geht das denn?

Das hört sich nach einem Klasseprojekt für meine Cousins an
wenn die übernächste Woche einen Tag bei mir beschäftigt
werden wollen:wink:

leider habe ich jetzt keine gute Doku irgendwo online, ich versuche es 'mal in Worten. Das Prinzip ist einfach: Flasche nehmen, an den Boden eine Spitze anbauen (aus Papier und aufkleben), beim Flaschenhals Leitflossen anbringen. Dazu eignen sich bspw. passende Stücke von CDs, Balsaholz o.ä. Außerdem benötigt sie noch entlang des Rumpfes irgendwo eine dünne Öse für den Leitstab beim Starten.

Der kompliziertere Teil ist für Dich vorher die Startrampe zu bauen und zu testen. Die Flasche muß von ihr gehalten werden und sie muß sicherstellen, dass der Stopfen, der sie verschließt, bis zur Freigabe sich nicht löst. Der Stopfen hat gleichzeitig eine Durchführung, die einigermaßen druckdicht ist und ihn an einen Kompressor anschließbar macht. Halten bzw. starten kann man die Flaschen indem man sie bspw mit zwei horizontalen, nach oben abgesicherten Nägeln über dem „Griffring“ am Flaschenhals festhält. Freigabe erfolgt durch das Wegziehen der Nägel, die an einer längeren Schnur befestigt sind. Beim Start Abstand einhalten (wir machen immer so ca. 10m) und sicherstellen, dass die Rakete also auch nicht beim Nachbarn auf dem Auto landet (häßliche Beulen), sprich: 200m freies Feld ringsum, keine Straßen, Gärten oder Häuser. Wald ist auch doof, da man die Rakete dann schlecht wiederbekommt.

Die besten Flaschen sind Fantaflaschen - die haben im Gegensatz zu den Colaflaschen keine Sollbruchstellen. Andere Flaschen halten in der Tat ggf. deutlich weniger aus :smile: - aber immer noch ausreichend für Spaß.

Noch ein Link, aber das sind die wirklichen Freaks :smile:
http://www.raketenmodellbau.org

Gruß,
Ingo