Physikalische Grundlagen: Unterschied zwischen den Versionen

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== Autor ==


Autor: [[Benutzer:Hschwarz|Hans-Jürgen Schwarz]]
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== Abstract  ==


== Abstract ==
== Dalton's Gesetz ==


= Physikalische Grundlagen=
Der Gesamtdruck eines Gasgemisches setzt sich aus der Summe der Teildrücke (Partialdrücke) der Bestandteile zusammen.
Neben den Eigenschaften wie Masse, Volumen usw. besitzt jeder Körper thermische Größen, die über den Wärmezustand Auskunft geben.  


Der physikalisch objektive Begriff, der die subjektive Empfindung kalt oder warm in eine absolute Skala einordnet, ist die Temperatur.
Einfach ausgedrückt besteht die Luft aus trockener Luft und Wasserdampf


Temperaturen werden mit Thermometern gemessen, die bestimmte temperaturabhängige Eigenschaften von Materialien (z. B. Volumen) ausnutzen. Zur Festlegung von Skalen und zur Eichung von Thermometern benötigt man zwei Temperaturfixpunkte. Am häufigsten werden folgende zwei Fixpunkte benutzt:
<math>P  = P_w + P_trocken</math>


1. Temperatur des unter Normaldruck (1,013 bar) schmelzenden Eises = 273,15K.  
wobei P<sub>w</sub> den durch Wasserdampf erzeugten Teildruck und P<sub>trocken</sub> die Summe der Teildrücke aller anderen Gase darstellt.


2. Temperatur des unter Normaldruck siedenden Wassers<br>


Ordnet man diesen Fixpunkten bestimmte Temperaturwerte zu und teilt die Differenz in vorgeschriebene Teilschritte, so erhält man verschiedene Temperaturskalen. Die folgende Tabelle zeigt die Zusammenhänge für die wichtigsten Skalen.  
{|cellspacing="0" cellpadding = "10" align="center" style="border-style:solid; border-color:black; border-width:1px;"
|bgcolor="#ffff99" align="center"|Der Gesamtdruck eines idealen Gasgemisches ist die Summe der Einzeldrücke der Komponenten.
|}<br>


''Tabelle 1: '''Die Temperaturskalen'''''  
==Wasserdampfpartialdruck in der Luft==
 
In einem Gasgemisch (Volumen V, Temperatur T) übt jede Gaskomponente einen Teildruck (Partialdruck) p<sub>i</sub> aus, der genau so groß ist, auch wenn alle restlichen Gase nicht vorhanden wären<ref>http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Partialdruck&oldid=77071731 gelesen 29.07.2010</ref>.
 
 
<!--[[Datei:Wasserdampfpartialdruck.JPG|thumb|400px|right|'''Abbildung 1''' - Wasserdampfpartialdruck]]-->
 
Für die Zusammenhänge zwischen p<sub>i</sub>, V und T gilt die Gasgleichung
 
<math>p_i*v = n*R*T</math>
 
Der Gesamtdruck ist die Summe aller Partialdrücke.
 
Der Wasserdampfteildruck ist bei
 
{|border="0" cellspacing="2" width="30%"
|22 ºC und 100 %rF
|= 2645 Pa


{| cellspacing="0" cellpadding="4" border="2" style="width: 518px; height: 183px;"
|-
|-
| bgcolor="#ffff99" | '''Skala'''
|22 ºC und 67 %rF
| bgcolor="#ffff99" | '''Celsius'''
|= 1772 Pa
| bgcolor="#ffff99" | '''Kelvin'''
 
| bgcolor="#ffff99" | '''Fahrenheit'''
| bgcolor="#ffff99" | '''Reaumur'''
|-
| bgcolor="#ffff99" | '''Symbol'''
| bgcolor="#ccffff" | ...
| bgcolor="#ccffff" | T
| bgcolor="#ccffff" | tF
| bgcolor="#ccffff" | tR
|-
| bgcolor="#ffff99" | '''Einheit'''
| bgcolor="#ccffff" | ºC  
| bgcolor="#ccffff" | K
| bgcolor="#ccffff" | ºF
| bgcolor="#ccffff" | ºR
|-
| bgcolor="#ffff99" | '''1. FP*'''<br>'''2. FP'''<br>'''Teilung'''
| bgcolor="#ccffff" | 0<br>100<br>100
| bgcolor="#ccffff" | 273.15<br>373.15<br>100
| bgcolor="#ccffff" | 32<br>212<br>180
| bgcolor="#ccffff" | 0<br>80<br>80
|-
| bgcolor="#ffff99" | &nbsp;
| bgcolor="#ccffff" | Europa
| bgcolor="#ccffff" | Wissenschaft
| bgcolor="#ccffff" | USA
| bgcolor="#ccffff" | Frankreich<br>veraltet
|}
|}


*FP – Fixpunkt
(1 Pa = 1N/m² = 0.01 mbar)
 
Der Luftdruck z. B. in Hannover schwankt zwischen 964 hPa und 1042 hPa.


[[Image:Dokument6 08.png|frame|none]]
Die Erfahrung zeigt, dass der Partialdruck von Wasserdampf bei einer bestimmten Temperatur nicht größer sein kann als ein gewisser Grenz- oder Sättigungswert. Versucht man diesen Sättigungsdruck p<sub>s</sub> durch Zuführen von Wasser (Befeuchtung) zu erhöhen, so steigt der Partialdruck nicht weiter an, sondern der überschüssige Wasserdampf wird in Form von flüssigem Wasser ausgeschieden. Man spricht von Kondensat (Schwitzwasser, Tau, Kondenswasser).


''Abbildung 1: Die Fixpunkte der Celsiusskala''
Zwischen der Temperatur und dem Sättigungsdruck existiert keine einfache physikalische Beziehung, weshalb der Zusammenhang entweder graphisch oder tabellarisch wiedergegeben wird.


Die Unterteilung der einzelnen Skalen sowie gegenseitige Umrechnungen erfolgen linear. Die Kelvinskala basiert auf der Druckzunahme eines idealen Gases, die anderen auf der Volumen-Ausdehung von Quecksilber. Für Temperaturdifferenzen sind ºC und K gleichwertig (für Absolutwerte nicht).  
Der Sättigungsdruck nimmt mit zunehmender Temperatur stark zu. Bei 0 ºC beträgt er 611 Pa, bei 20 ºC bereits 2338 Pa.


Alle Temperaturskalen wurden 1990 durch die internationale Temperaturskala ITS-90 ersetzt, was u.a. zur Folge hat, dass als Fixpunkt für die Celsiusskala nicht mehr der Siedepunkt von Wasser bei 1013,25 mbar = 100ºC herangezogen wird. Als Konsequenz siedet Wasser unter Normaldruck schon bei 99,974ºC.
== WebLinks ==


Die verschiedenen Temperaturmessverfahren können grob in mechanische und elektronische eingeteilt werden. Unter den mechanischen Verfahren, die auf der temperaturabhängigen Ausdehnung des Sensors beruhen, sind vor allem Bimetallstreifen, Flüssigkeitsthermometer (z. B. Quecksilber, Alkohol in einem Kapillarrohr) und Gasthermometer allgemeiner bekannt.  
The physics of the museum environment by Tim Padfield: http://www.natmus.dk/cons/tp/index.htm


Heute werden fast in allen Lebensbereichen und auch im industriellen Einsatz meist elektronische und optische Temperatursensoren eingesetzt.
<references />


Bei den elektronischen Sensoren wird meist die Änderung eines elektrischen Widerstandes mit der Temperatur ausgewertet (Widerstandsthermometer wie PT-100, NTC-Elemente).
== Literatur ==


Optische Sensoren kommen meist zur Fernbestimmung vor Temperaturen und bei sich bewegenden und heißen Bauteilen zur Anwendung (IR-Thermographie).
<!--<biblist/> -->


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Aktuelle Version vom 3. Oktober 2012, 21:14 Uhr

Autor: Hans-Jürgen Schwarz

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Abstract

Dalton's Gesetz

Der Gesamtdruck eines Gasgemisches setzt sich aus der Summe der Teildrücke (Partialdrücke) der Bestandteile zusammen.

Einfach ausgedrückt besteht die Luft aus trockener Luft und Wasserdampf 

Fehler beim Parsen (SVG (MathML kann über ein Browser-Plugin aktiviert werden): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle P  = P_w + P_trocken}

wobei Pw den durch Wasserdampf erzeugten Teildruck und Ptrocken die Summe der Teildrücke aller anderen Gase darstellt.


Der Gesamtdruck eines idealen Gasgemisches ist die Summe der Einzeldrücke der Komponenten.


Wasserdampfpartialdruck in der Luft

In einem Gasgemisch (Volumen V, Temperatur T) übt jede Gaskomponente einen Teildruck (Partialdruck) pi aus, der genau so groß ist, auch wenn alle restlichen Gase nicht vorhanden wären[1].


Für die Zusammenhänge zwischen pi, V und T gilt die Gasgleichung 

Fehler beim Parsen (SVG (MathML kann über ein Browser-Plugin aktiviert werden): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle p_i*v = n*R*T}

Der Gesamtdruck ist die Summe aller Partialdrücke.

Der Wasserdampfteildruck ist bei

22 ºC und 100 %rF = 2645 Pa
22 ºC und 67 %rF = 1772 Pa

(1 Pa = 1N/m² = 0.01 mbar)

Der Luftdruck z. B. in Hannover schwankt zwischen 964 hPa und 1042 hPa.

Die Erfahrung zeigt, dass der Partialdruck von Wasserdampf bei einer bestimmten Temperatur nicht größer sein kann als ein gewisser Grenz- oder Sättigungswert. Versucht man diesen Sättigungsdruck ps durch Zuführen von Wasser (Befeuchtung) zu erhöhen, so steigt der Partialdruck nicht weiter an, sondern der überschüssige Wasserdampf wird in Form von flüssigem Wasser ausgeschieden. Man spricht von Kondensat (Schwitzwasser, Tau, Kondenswasser).

Zwischen der Temperatur und dem Sättigungsdruck existiert keine einfache physikalische Beziehung, weshalb der Zusammenhang entweder graphisch oder tabellarisch wiedergegeben wird.

Der Sättigungsdruck nimmt mit zunehmender Temperatur stark zu. Bei 0 ºC beträgt er 611 Pa, bei 20 ºC bereits 2338 Pa.

WebLinks

The physics of the museum environment by Tim Padfield: http://www.natmus.dk/cons/tp/index.htm

  1. ↑ http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Partialdruck&oldid=77071731 gelesen 29.07.2010

Literatur

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