Hallo,
ich habe Verständnisschwierigkeiten zum Thema Sättigungsdampfdruck und möchte die Experten bitten, sich zu dem folgenden Gedankenexperiment zu äußern:
Ein geschlossenes Gefäß ist zu 1/3 mit Wasser gefüllt. Der Gefäßraum über der Flüssigkeit ist zunächst durch einen dicht schließenden Schieber vom Wasser getrennt. Die Temperatur beträgt 40°C. Je nach Versuchsansatz befindet sich in dem Raum über der Flüssigkeit
a) Nichts (Vakuum, Gesamtdruck = 0 mb)
b) Luft von 1000 mb Gesamtdruck und 0 mb Wasserdampf-Partialdruck
c) Luft von 1000 mb Gesamtdruck und 24 mb Wasserdampf-Partialdruck
d) Luft von 2500 mb Gesamtdruck und 0 mb Wasserdampfpartialdruck
Wenn ich nun den Schieber entferne, stellt sich über der Flüssigkeit der Sättigungsdampfdruck des Wassers (bei 40°C etwa 74 mb) ein und der Gesamtdruck erhöht sich in
a) von 0 auf 74 mb
b) von 1000 auf 1074 mb
c) von 1000 auf 1050 mb
d) von 2500 auf 2574 mb
Stimmt das so oder verdampft in den Ansätzen, die schon Gas enthalten weniger Wasser, weil die vorhandenen Gasmoleküle Raum beanspruchen?
Im Voraus schon mal vielen Dank an Alle, die sich mit der vielleicht etwas umständlich formulierten Frage befassen mögen.
Gruß, Martin
Hallo,
ein Gas „merkt“ nichts von der Anwesenheit eines anderen Gases (sofern es nicht mit ihm chemisch reagiert), die Partialdrücke verhalten sich gänzlich unabhängig. Hierin steckt die Annahme, daß das Volumen eines Gasmoleküls sehr viel geringer ist als der durchschnittliche Raum, den es einnimmt.
Bekannte Beispiele:
- Osmose (ähnlicher Effekt mit Salzlösungen)
- Heliumballons, die nach einigen Tagen nicht mehr schweben - Helium ist hinausdiffundiert und fast genau so viel Luft hinein, denn aus der Sicht des Heliums bestand außen Vakuum, und aus der Sicht der Luft bestand innen Vakuum.
Gruß
Moriarty
Hinweis
Hallo Moriarty
ein Gas „merkt“ nichts von der Anwesenheit eines anderen Gases
(sofern es nicht mit ihm chemisch reagiert), die Partialdrücke
verhalten sich gänzlich unabhängig. Hierin steckt die Annahme,
daß das Volumen eines Gasmoleküls sehr viel geringer ist als
der durchschnittliche Raum, den es einnimmt.
Das stimmt natürlich nur für Drücke nahe dem Vakuum. Schon bei Umgebungsdruck sind Wechselwirkungen zwischen den Gasmolekülen meßbar und die Partialdrücke müssten für eine korrekte Berechnung korrigiert werden. Dies nur als kleine Anmerkung.
Gruß
Tom
Hallo Martin
a) Nichts (Vakuum, Gesamtdruck = 0 mb)
b) Luft von 1000 mb Gesamtdruck und 0 mb
Wasserdampf-Partialdruck
c) Luft von 1000 mb Gesamtdruck und 24 mb
Wasserdampf-Partialdruck
d) Luft von 2500 mb Gesamtdruck und 0 mb
Wasserdampfpartialdruck
Wenn ich nun den Schieber entferne, stellt sich über der
Flüssigkeit der Sättigungsdampfdruck des Wassers (bei 40°C
etwa 74 mb) ein und der Gesamtdruck erhöht sich in
a) von 0 auf 74 mb
Wir gehen jetzt einmal davon aus, daß die Temperatur des Wassers konstant bleibt. Dann ist diese Aussage korrekt.
b) von 1000 auf 1074 mb
Auch das ist korrekt wenn man die zulässige Vereinfachung voraussetzt, dass sich praktisch keine Luft im Wasser löst.
c) von 1000 auf 1050 mb
Das stimmt nun nicht. Das Wasser stellt ein dynamisches Gleichgewicht ein, zwischen Molekülen die aus der flüssigen ind die gasförmige Phase wechseln und umgekehrt. Dieses Gleichgewicht ist für reines Wasser bei 40°C eben bei 74mbar erreicht. Der Druck wird in diesem Fall also auch 1074 mbar betragen.
d) von 2500 auf 2574 mb
Korrekt.
Stimmt das so oder verdampft in den Ansätzen, die schon Gas
enthalten weniger Wasser, weil die vorhandenen Gasmoleküle
Raum beanspruchen?
Wenn man es ganz genau nehmen will schon. Natürlich hat ein Gas ein Eigenvolumen und die Moleküle wechselwirken untereinander. Noch dazu löst sich das Gas im Wasser, was wiedereum berücksichtigt werden sollte, da sich damit das Verhaltens der Flüssigkeit ändert. Die Effekte sind bei Drücken unterhalb 5 bar allerdings praktisch vernachlässigbar.
Im Voraus schon mal vielen Dank an Alle, die sich mit der
vielleicht etwas umständlich formulierten Frage befassen
mögen.
Gerne!
Gruß
Tom
Moin,
c) Luft von 1000 mb Gesamtdruck und 24 mb
Wasserdampf-Partialdruck
c) von 1000 auf 1050 mb
Das stimmt nun nicht. Das Wasser stellt ein dynamisches
Gleichgewicht ein, zwischen Molekülen die aus der flüssigen
ind die gasförmige Phase wechseln und umgekehrt. Dieses
Gleichgewicht ist für reines Wasser bei 40°C eben bei 74mbar
erreicht. Der Druck wird in diesem Fall also auch 1074 mbar
betragen.
Nein, die 1050 stimmen. 1000 mbar Gesamtdruck und 24 mbar Wasserdampf-Partialdruck heißen 976 mbar reiner Luftdruck. Nach Öffnen des Schiebers wird pH2O 74 mbar. Nach Dalton ist der Gesamtdruck dann 74 + 976 = 1050 mbar.
Oder auch anders ausgedrückt: das Wasser will 74 mbar Partialdruck haben, hat aber erst 24. Also verdampft soviel, daß der Partialdruck 74 mbar wird => Erhöhung 50 mbar.
Gruß
Kubi