Gasgemische

Tom_Meisinger · 30. Oktober 2019 um 18:05

Hallo miteinander!

Wer kann mir erklären warum sich Luft, obwohl es Moleküle mit extrem unterschiedlichen Dichten enthält (Helium - Krypton), nicht entmischt, sondern stets in einheitlichen Volumenanteilen vorzufinden ist? Liegt es daran, daß man die Gase bei Umgebungsdruck in guter Näherung als ideale Gase bezeichnen kann, und sich diese in Mischung so verhalten als ob die anderen Mischpartner nicht vorhanden sind? Also jede Komponente alleine das gesamte (Atmosphären-)Volumen mit einem Patialdruck ausfüllt? Oder hat es ganz andere Gründe?
Warum steigen dann aber andere Gase (FCKW) stetig trotz Konvektion in der Atmosphäre nach oben?

Gruß
Tom

Anonym · 30. Oktober 2019 um 18:05

Die Luft entmischt sich schon, daher ist ja der Sauerstoffgehalt in Meereshoehe groesser als auf dem Himalaya. Allerding wird die Luft auch gut durchgequirlt (Wind), daher haelt sich die Entmischung in Grenzen.

Joern

f_hn_x · 30. Oktober 2019 um 18:05

das mit den partialdrucken ist im prinzip richtig, aber eine
gewisse entmischung gibt es doch:
anders als bei flüssigkeiten ist die dichte des gases nicht über
die gesamte höhe konstant, sondern er ist über die barometrische
höhenformel von der höhe abhängig:

p(h)= p(0) exp(-Mgh/RT) wobei M die molmasse des gases ist.

bei unterschiedlichen molmassen heißt das, daß der partialdruck
eines schwereren gases schneller mit der höhe absinkt. damit gibt
es weiter oben einen geringeren anteil schwerer gase.
natürlich wird das alles kompliziert durch winde, verschiedene
temperaturen der luftschichten, hoch- und tiefdruckgebiete etc.,
aber insgesamt stimmt es - und zwar auch für die FCKW und
ähnliche ozonkiller, die fast immer viel schwerer als die
luftmoleküle sind und deshalb eher unten bleiben.
sie sind aber nur in den hohen schichten beim ozonabbau so
gefährlich, daher spricht man nur über die oben. dort sind sie
aber in geringsten konzentrationen wirksam, es braucht nicht
viel.

markus

Gandalf · 30. Oktober 2019 um 18:08

Die Luft entmischt sich schon, daher ist ja der
Sauerstoffgehalt in Meereshoehe groesser als auf dem Himalaya.

Ähm, das ist so nicht richtig! Das es auf dem Himalaya weniger Sauerstoff gibt, liegt daran, daß der Luftdruck dort niedriger ist. Die Zusammensetzung der Luft (unter Freunden 80 % N₂ und 20 % O₂) ist ziemlich unverändert.

Tom_Meisinger · 30. Oktober 2019 um 18:08

Hi Gandalf!

Sorry, bin jetzt immer noch nicht schlauer!
Entmischt sich nun Luft oder nicht? Ich habe hier den Dubbel vor mir liegen, da steht drin, daß die Luftzusammensetzung bis ca. 20 km Höhe konstant ist! Warum ist das so? Schließlich sind die Dichten der einzelnen Gemischkomponenten sehr stark unterschiedlich. Liegt es an der idealen Gasmischung oder an der Konvektion? Oder beides?

Gruß
Tom

Gandalf · 30. Oktober 2019 um 18:09

Also die Dichten von Sauerstoff und Stickstoff unterscheiden sich nur wenig. Damit sind 99 % der Luft abgedeckt. Fast ein weiteres % (Argon) liegt wenig darüber. Will meinen fast alle Komponenten der Luft sind von der Dichte her ähnlich, entmischen sich also nicht. Leichte Bestandteile (Wasserstoff (einige ppm)) entweichen innerhalb weniger Tage/Wochen in den Weltraum, dito Helium.
Warum (ob) sich andere Komponenten (Frigene) in bestimmten Schichten (Ozonschicht) anreichern sollen(!) weiß ich allerdings nicht.

Joerg_Rehrmann · 30. Oktober 2019 um 18:09

Also die Dichten von Sauerstoff und Stickstoff unterscheiden
sich nur wenig. Damit sind 99 % der Luft abgedeckt. Fast ein
weiteres % (Argon) liegt wenig darüber. Will meinen fast alle
Komponenten der Luft sind von der Dichte her ähnlich,
entmischen sich also nicht. Leichte Bestandteile (Wasserstoff
(einige ppm)) entweichen innerhalb weniger Tage/Wochen in den
Weltraum, dito Helium.

Werden leichte Gase nicht durch den Sonnenwind in den Weltraum „geblasen“ ? Durch den Auftrieb können sie sich doch sicher nicht der Erdanziehung entziehen.

Warum (ob) sich andere Komponenten (Frigene) in bestimmten
Schichten (Ozonschicht) anreichern sollen(!) weiß ich
allerdings nicht.

Sie reichern sich wahrscheinlich auch nicht dort an, sondern sie kommen dort irgendwann an, nachdem sie Jahre oder Jahrzehnte zuvor auf der Oberfläche freigesetzt wurden. Ich kann mich da noch an einen Versuch aus der Schule erinnern: Einige Tropfen Brom wurden auf den Boden eines Standzylinders plaziert. Nach kurzer Zeit sah man eine braune Wolke am Boden. Nach einigen Tagen, vieleicht waren es auch Wochen hatte sich das Brom, obwohl es wesentlich schwerer ist als Luft, gleichmäßig im Zylinder verteilt. Daraus würde ich eigentlich schließen, daß sich Gase zwar vermischen ( je größer der Dichteunterschied desto langsamer ), aber niemals wieder selbstständig entmischen, selbst bei großen Dichteunterschieden.

Jörg

Gandalf · 30. Oktober 2019 um 18:10

Werden leichte Gase nicht durch den Sonnenwind in den Weltraum
„geblasen“ ? Durch den Auftrieb können sie sich doch sicher
nicht der Erdanziehung entziehen.

Das der Sonnenwind für das Entweichen verantwortlich sein soll wäre mir neu. Das Wasserstoff und Helium durch Auftrieb entfleuchen können, kannst Du doch schon daran erkennen, daß ein Ballon der mit Helium gefült ist nach oben steigt. Warum solte es dann plötzlich bremsen?

Joerg_Rehrmann · 30. Oktober 2019 um 18:10

Werden leichte Gase nicht durch den Sonnenwind in den Weltraum
„geblasen“ ? Durch den Auftrieb können sie sich doch sicher
nicht der Erdanziehung entziehen.

Das der Sonnenwind für das Entweichen verantwortlich sein soll
wäre mir neu.

Meines wissens ist einigen Planeten, z.B. dem Mars auf diese Weise fast der gesamte Wasser(stoff)vorrat durch den Wasserdampf in der Atmosphäre abhanden gekommen. Auch die Erde soll diesem Schicksal nur knapp entgangen sein, weil der Wasserdampf infolge günstiger Umweltbedingungen rechtzeitig kondensierte und sich das Wasser in den Ozeanen sammeln konnte. Dort war es dann vor dem Sonnenwind geschützt

Das Wasserstoff und Helium durch Auftrieb
entfleuchen können, kannst Du doch schon daran erkennen, daß
ein Ballon der mit Helium gefült ist nach oben steigt. Warum
solte es dann plötzlich bremsen?

Das passiert natürlich nicht plötzlich, mit zunehmender Höhe nimmt aber der Auftrieb ab. In 200-300 km Höhe haben wir dann praktisch ein Vakuum. Ein Gasteilchen kann sich dort frei bewegen und unterliegt nur noch der Gravitationskraft der Erde, die dort nicht wesentlich geringer ist als an der Oberfläche. Um die Erde endgültig zu verlassen, müßte es noch die Fluchtgeschwindigkeit von über 10 km/s haben. Wie sonst, als mit dem Sonnenwind im Rücken, sollte es soviel Energie bekommen ?
Soweit ich weiss, ist das auch der Grund dafür, das kleine Planeten und Monde keine Atmosphäre halten können. Durch die geringe Fluchtgeschwindigkeit werden selbst schwerere Gasteilchen vom Sonnenwind einfach „weggeblasen“

Jörg

i_z_e_342e79 · 30. Oktober 2019 um 18:11

Hi Gandalf!

Sorry, bin jetzt immer noch nicht schlauer!
Entmischt sich nun Luft oder nicht?

Gase können sich nicht entmischen. Das verhindert der Entropisatz,d.h. die Unordnung (die Entropie ist ein Maß dafür) in einem abgeschlossenen System wird immer zunehmen. Das verhindert, daß sich in einem Raum zb.: alle O-Moleküle in einer Ecke befinden, was nach dem Energiesatz nicht verboten ist.

Ich habe hier den Dubbel
vor mir liegen, da steht drin, daß die Luftzusammensetzung bis
ca. 20 km Höhe konstant ist! Warum ist das so? Schließlich
sind die Dichten der einzelnen Gemischkomponenten sehr stark
unterschiedlich. Liegt es an der idealen Gasmischung oder an
der Konvektion? Oder beides?

Gruß
Tom

i_z_e_342e79 · 30. Oktober 2019 um 18:11

Werden leichte Gase nicht durch den Sonnenwind in den Weltraum
„geblasen“ ? Durch den Auftrieb können sie sich doch sicher
nicht der Erdanziehung entziehen.

Das der Sonnenwind für das Entweichen verantwortlich sein soll
wäre mir neu.

Meines wissens ist einigen Planeten, z.B. dem Mars auf diese
Weise fast der gesamte Wasser(stoff)vorrat durch den
Wasserdampf in der Atmosphäre abhanden gekommen. Auch die Erde

Der Mars besitzt scchlicht nicht genügend Masse, um eine Atmosphäre aufzubauen. Die Erde schon.

soll diesem Schicksal nur knapp entgangen sein, weil der
Wasserdampf infolge günstiger Umweltbedingungen rechtzeitig
kondensierte und sich das Wasser in den Ozeanen sammeln
konnte. Dort war es dann vor dem Sonnenwind geschützt

Das Wasserstoff und Helium durch Auftrieb
entfleuchen können, kannst Du doch schon daran erkennen, daß
ein Ballon der mit Helium gefült ist nach oben steigt. Warum
solte es dann plötzlich bremsen?

Das passiert natürlich nicht plötzlich, mit zunehmender Höhe
nimmt aber der Auftrieb ab. In 200-300 km Höhe haben wir dann
praktisch ein Vakuum. Ein Gasteilchen kann sich dort frei
bewegen und unterliegt nur noch der Gravitationskraft der
Erde, die dort nicht wesentlich geringer ist als an der
Oberfläche. Um die Erde endgültig zu verlassen, müßte es noch

Die Schwerkraft lässt sehr schnell nach. Die MIR kreist in ca. 380km Höhe und die Astronauten spüren keinerlei Schwerkraft mehr,
wie man in den Tagesthemen sehen kann .

die Fluchtgeschwindigkeit von über 10 km/s haben. Wie sonst,
als mit dem Sonnenwind im Rücken, sollte es soviel Energie
bekommen ?
Soweit ich weiss, ist das auch der Grund dafür, das kleine
Planeten und Monde keine Atmosphäre halten können. Durch die
geringe Fluchtgeschwindigkeit werden selbst schwerere
Gasteilchen vom Sonnenwind einfach „weggeblasen“

Jörg

Joerg_Rehrmann · 30. Oktober 2019 um 18:11

Meines wissens ist einigen Planeten, z.B. dem Mars auf diese
Weise fast der gesamte Wasser(stoff)vorrat durch den
Wasserdampf in der Atmosphäre abhanden gekommen. Auch die Erde

Der Mars besitzt scchlicht nicht genügend Masse, um eine
Atmosphäre aufzubauen. Die Erde schon.

Was hat der Aufbau der Atmosphäre, abgesehen von der vorhandenen Gasmenge, mit der Masse des Planeten zu tun ?
Der Mars hat eine Atmosphäre
Es ging um die Vermutung, das nur der Wasserstoff durch den Sonnenwind weggeblasen wurde.

Das passiert natürlich nicht plötzlich, mit zunehmender Höhe
nimmt aber der Auftrieb ab. In 200-300 km Höhe haben wir dann
praktisch ein Vakuum. Ein Gasteilchen kann sich dort frei
bewegen und unterliegt nur noch der Gravitationskraft der
Erde, die dort nicht wesentlich geringer ist als an der
Oberfläche. Um die Erde endgültig zu verlassen, müßte es noch

Die Schwerkraft lässt sehr schnell nach. Die MIR kreist in ca.
380km Höhe und die Astronauten spüren keinerlei Schwerkraft
mehr,
wie man in den Tagesthemen sehen kann .

So schnell aber nicht. Selbst in 400 km Höhe ist noch über 85 % der Erdbeschleunigung vorhanden. Was man nicht in den Tagesthemen sieht, ist, das die Mir mit hoher Geschwindigkeit die Erde umkreist und einer entgegengesetzt wirkenden Fliehkraft ausgesetzt ist. Erst die Summe aus Flieh- und Schwerkraft ergibt die Schwerelosigkeit.

Jörg