26 2.17 Ausfluss Abgeleitete Einheiten Volumsänderung des Gases bei gleichbleibender Temperatur (Gesetz von Boyle-Mariotte) Dieses Gesetz besagt, dass das Ergebnis Druck mal Inhalt bei gleichbleibender Temperatur immer gleich ist. Bei doppeltem Druck würde zum Beispiel das Volumen nur noch die Hälfte des vorhergehenden Volumens betragen. Volumsänderung des Gases durch Temperatur- und Druckänderung Wenn man bei einem Gas Druck und Temperatur gleichzeitig ändert, so kann man diese Änderung mit den Gesetzen von Gay-Lussac und Boyle-Mariotte berechnen. Da Gase je nach Druck und Temperatur unterschiedliche Dichten und Volumina haben und sich damit auch der Heizwert ändert, hat man zu deren Vergleich den Normkubikmeter m3 n eingeführt. Beispiel: In einer Gasleitung herrscht ein Überdruck von 16 bar und eine Temperatur von +5 °C. Welches Volumen nimmt 1 m3 entnommenes Gas ein, wenn die Temperatur auf 20 °C steigt und der Druck auf 22 mbar sinkt? 2.37 Luft Als Luft wird das Gasgemisch bezeichnet, das die Erdoberfläche in Form einer gasförmigen Hülle umgibt. An der Erdoberfläche besteht das Gasgemisch aus ca.: Luft enthält weiters kleine Mengen an Wasserstoff, Kohlendioxid und anderen Gasen. Die Dichte der Luft nimmt mit zunehmender Entfernung von der Erde ab. Der Luftsauerstoff ist für die Atmung und die Verbrennung notwendig. Luft wiegt bei 0 °C und 1013 mbar 1,293 kg/m3 Die spezifische Wärme beträgt für Luft c= 1,0 kJ/kg K Wird 1 m3 trockene Luft von 0 °C um 1 K erwärmt, wird benötigt: 1,293 kg/m3 . 1,0 kJ/kg K = 1,293 kJ Luft unterliegt wie die anderen Gase den Gasgesetzen und dehnt sich somit bei Erwärmung um 1 K um ca. 0,0037 % seines Volumens aus. Daher nimmt bei zunehmender Erwärmung die Dichte der Luft und auch die spezifische Wärme in gleichem Maße ab. Als Luftfeuchtigkeit wird der Anteil des Wasserdampfes bezeichnet, der in der Luft enthalten ist. Wie viel Wasserdampf von der Luft aufgenommen werden kann, ist von der Lufttemperatur abhängig. Warme Luft kann mehr Wasserdampf aufnehmen als kalte Luft. Wasserausdehnung / Luft Physikalische Grundlagen p1 . V 1 = p2 . V 2 = konstant p1 . V1 = p2 . V2 ⇒ V2 = p1 . V1 . Θ2 Θ1 Θ2 Θ1 . p2 p1 . V 1 = p2 . V 2 ⇒ V 2 = p1 . V 1 . Θ 2 Θ1 Θ2 Θ1 . p2 V2 = 17 . 1 . 293 = 17,53 m3 278 . 1,022 Ein Gas befindet sich im Normzustand bei: • 0 °C Normtemperatur und • 1013 mbar Normdruck 78 % Stickstoff 21 % Sauerstoff 1 % Edelgase Abb. 1: Volumsänderung eines Gases bei gleichbleibender Temperatur Abb. 2: Volumsänderung eines Gases durch Temperaturund Druckänderung doppelter Druck double pressure Edelgas inert gas Erdoberfläche surface of the earth gasförmige Hülle gaseous cover (or: shell) Gasgemisch gas mixture gleichbleibende Temperatur constant temperature Heizwert calorific (or: thermal) value Kohlendioxid carbon dioxide Luft air Luftfeuchtigkeit air humidity Normkubikmeter standard cubic metre Normzustand standard state Sauerstoff oxygen Stickstoff nitrogen Volumen volume Volumsänderung change of volume Wasserdampf steam Rechnen mit Brüchen siehe Angewandte Mathematik Kap. 1.1 MUSTER
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